電動力學(第2版·微課視頻版)
曹斌照、馬寧、張強
- 出版商: 清華大學
- 出版日期: 2024-05-01
- 售價: $359
- 貴賓價: 9.5 折 $341
- 語言: 簡體中文
- ISBN: 7302657610
- ISBN-13: 9787302657613
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動力學 Dynamics
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商品描述
本書是教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會規劃教材,山西省高等學校線下一流課程“電動力學”使用教材。全書系統地闡述了經典電動力學的基本概念、基本規律和基本方法。主要介紹電磁場的基本屬性及其分析方法,電磁波的產生、輻射、傳播、衍射等,電磁場與帶電粒子的相互作用規律。全書共7章,內容包括: 矢量分析、電磁現象的基本規律、靜電場、靜磁場、電磁波的輻射、電磁波的傳播、運動系統的電磁場,書末提供各章部分習題參考答案和附錄(常用坐標系下矢量運算恆等關系、場論公式、物理常量)等。書中另附有配套微視頻講解、習題分析與詳解、教案和閱讀材料等數字資源,可通過掃描二維碼獲取。 本書在保留經典電動力學基本知識體系結構不變的前提下,對具體內容適度整合,遵循由一般到特殊的邏輯關系,力圖建立“電動力學”與“電磁場理論”課程的銜接。精選了與課程直接相關的、具有典型代表性的科技前沿作為補充閱讀材料。在選擇例題和習題的過程中,力求達到理論與實際相結合、學以致用的效果。各章最後部分增加課程思政教育內容。此外,書中穿插諸如內容強調、解題點撥、重點提醒、思考延伸等欄目,與讀者分享學習體會。 本書可作為高等院校光電信息類、物理學類本科專業基礎課“電動力學”教材,也可供電子信息類、電氣類專業的師生參考,對於開展研究型教學的強基班、創新型人才培養基地班也具有一定的參考價值。
目錄大綱
目錄
第1章矢量分析
1.1矢量的代數運算
1.1.1標量、矢量
1.1.2矢量的加減和數乘
1.1.3標量積、矢量積、混合積
1.1.4標量場、矢量場
1.2標量場的梯度、矢量場的散度與旋度
1.2.1標量場的方向導數和梯度
1.2.2矢量場的通量和散度
1.2.3矢量場的環量和旋度
1.2.4微分算子
1.3矢量積分定理
1.3.1高斯散度定理
1.3.2斯托克斯定理
1.3.3格林定理
1.3.4亥姆霍茲定理
1.4三種常用坐標系
1.4.1坐標變量和基本單位矢量
1.4.2坐標變量之間的關系
1.4.3基本單位矢量之間的關系
1.4.4不同坐標系之間的矢量轉換
1.4.5三種常用坐標系中的梯度、散度、旋度及拉普拉斯運算表達式
1.5並矢與張量
1.5.1並矢與張量的概念
1.5.2張量的運算
*1.6思政教育: 工欲善其事,必先利其器
本章小結
習題1
第2章電磁現象的基本規律
2.1靜電場的基本規律
2.1.1庫侖定律
2.1.2電場強度
2.1.3高斯定理和電場的散度
2.1.4靜電場的環量定理和旋度
2.2靜磁場的基本規律
2.2.1電流與電流密度
2.2.2電荷守恆定律——電流連續性方程
2.2.3安培定律——磁感應強度
2.2.4靜磁場的通量和散度
2.2.5靜磁場的環量和旋度
2.3介質的電磁性質
2.3.1介質的極化
2.3.2電位移矢量
2.3.3介質的磁化
2.3.4磁場強度
2.4麥克斯韋方程組、洛倫茲力公式
2.4.1電磁感應定律
2.4.2位移電流和全電流定律
2.4.3麥克斯韋方程組
2.4.4洛倫茲力公式
*2.4.5麥克斯韋方程組的空間協變性與應用簡介
2.5電磁場的邊值關系
2.5.1一般情形下電磁場的邊值關系
2.5.2理想介質間電磁場的邊值關系
2.5.3介質與導體間電磁場的邊值關系
*2.5.4等效介質公式
2.6電磁場的能量和能流
2.6.1電磁場的能量守恆定律
2.6.2電磁場能流密度的表達式
2.6.3電磁能量的傳輸
2.7電磁場的動量
2.7.1電磁場的動量守恆定律
2.7.2電磁場的動量密度、動量流密度
*2.8思政教育: 電磁的對立統一
本章小結
習題2
第3章靜電場
3.1靜電場的基本方程及邊值關系
3.1.1靜電場的基本方程
3.1.2標勢的微分方程
3.1.3邊值關系
3.1.4靜電場的能量
3.2靜電場的定解問題、唯一性定理
3.2.1靜電場定解問題的描述
3.2.2靜電場定解問題的常用解法
3.2.3靜電場的唯一性定理
3.3分離變量法
3.3.1球坐標系中的分離變量法
3.3.2圓柱坐標系中的分離變量法
3.4鏡像法
3.4.1鏡像法的基本原理
3.4.2導體平面的鏡像
3.4.3導體球面的鏡像
*3.4.4介質平面的鏡像
3.5格林函數法
3.5.1δ函數的定義及主要性質
3.5.2格林函數
3.5.3格林函數法
3.6電多極矩法
3.6.1電勢的多級展開
3.6.2電多極矩
*3.6.3小區域內電荷體系在外電場的能量
*3.7科技前沿——靜電隱形衣
*3.8思政教育: 靜電場定解問題的哲學思想
本章小結
習題3
第4章靜磁場
4.1靜磁場的基本方程及邊值關系
4.1.1靜磁場的基本方程
4.1.2磁矢勢及微分方程
4.1.3邊值關系
4.1.4靜磁場能量
*4.1.5AB效應
4.2磁標勢及定解問題
4.2.1磁標勢
4.2.2磁標勢的微分方程
4.2.3磁標勢的邊值關系
4.3磁多極矩
4.3.1矢勢的多極展開
4.3.2磁偶極矩的場和磁標勢
4.3.3小區域內電流分佈在外磁場的能量
*4.4超導體的電磁特性
4.4.1零電阻現象和完全抗磁性現象
4.4.2超導體中電磁場基本方程
4.4.3超導體的應用
*4.5科技前沿: 靜磁場誘導的低維材料量子磁輸運
*4.6思政教育: 靜態場中的對稱性思想
本章小結
習題4
第5章電磁波的輻射
5.1電磁場的矢勢和標勢
5.1.1用勢描述電磁場
5.1.2規範變換和規範不變性
5.1.3達朗貝爾方程
5.2推遲勢
5.2.1達朗貝爾方程的解——推遲勢
5.2.2推遲勢的物理意義
5.3偶極子輻射
5.3.1輻射場的一般公式
*5.3.2推遲勢的多極展開
5.3.3電偶極輻射和磁偶極輻射
5.3.4輻射能流角分佈——方向性函數
5.3.5輻射功率、輻射電阻
5.4電四極輻射
5.4.1高頻電流分佈的電四極矩
5.4.2電四極輻射
5.5天線輻射
5.5.1天線上的電流分佈
5.5.2短天線的輻射
5.5.3半波天線
5.5.4天線陣
*5.6電磁波的衍射
5.6.1衍射問題
5.6.2基爾霍夫公式
5.6.3小孔衍射
*5.7科技前沿1: 散射相消原理及應用
*5.8科技前沿2: 低維材料電磁波輻射下的非線性效應
*5.9思政教育: 團體精神、“抓大放小”思想
本章小結
習題5
第6章電磁波的傳播
6.1平面電磁波在理想介質中的傳播
6.1.1理想介質中電磁波的波動方程及其解
6.1.2平面電磁波的傳播特性
6.1.3電磁波的極化
6.1.4均勻平面電磁波的主要性質
6.1.5雙負電磁參數介質中的均勻平面電磁波
6.2均勻平面電磁波在有耗介質中的傳播
6.2.1有耗介質中的電磁參數
6.2.2均勻平面電磁波在有耗介質中的傳播
6.2.3導電介質中傳播的均勻平面波
6.2.4趨膚效應和穿透深度
6.3平面電磁波在介質分界面上的反射與折射
6.3.1反射定律與折射定律
6.3.2反射系數和透射系數(菲涅耳公式)
6.3.3全反射
6.3.4正入射
*6.3.5負折射和零折射
6.4電磁波在導體錶面上的反射與折射
6.4.1斜入射和正入射
6.4.2駐波
*6.4.3金屬界面的錶面波: SPP
6.5波導和諧振腔
6.5.1高頻電磁能量的傳輸
6.5.2金屬導體的邊界條件
6.5.3矩形波導中的電磁波
6.5.4諧振腔
*6.6科技前沿1: 零折射率超材料波導加載系統中電磁波的傳播特性
6.6.1模型及理論推導
6.6.2模擬及分析
*6.7科技前沿2: 左手材料的奇異特性
6.7.1左手材料的基本特性
6.7.2左手材料的實現
6.7.3左手材料的應用領域
*6.8科技前沿3: 光子晶體
6.8.1電磁波通過多層介質的反射與透射
6.8.2一維光子晶體中的布洛赫波及其能帶結構
6.8.3光子晶體的應用
*6.9思政教育: “左手材料”的實現帶給我們的啟示
本章小結
習題6
第7章運動系統的電磁場
7.1洛倫茲變換
7.1.1狹義相對論的實驗基礎
7.1.2狹義相對論的兩個基本假設
7.1.3洛倫茲變換
7.2狹義相對論的時空理論
7.2.1四維間隔不變性
7.2.2閔可夫斯基四維空間
7.2.3狹義相對論的幾個重要結論
7.2.4速度變換公式
7.3電磁理論的相對論不變性
7.3.1電荷守恆定律的四維形式
7.3.2達朗貝爾方程和洛倫茲條件的四維形式
7.3.3電磁場張量及電磁場變換
7.3.4電磁場的內在聯系
*7.4相對論力學
7.4.1四維動量矢量
7.4.2靜止質量和運動質量
7.4.3質能關系式
7.4.4相對論力學方程
7.4.5電磁場的物質性和經典電磁理論的適用範圍
7.4.6經典電動力學的局限性
*7.5運動帶電粒子的勢和輻射電磁波
7.5.1任意運動帶電粒子的勢
7.5.2偶極輻射
7.5.3任意運動帶電粒子的電磁場
*7.6高速運動帶電粒子的輻射
7.6.1高速運動帶電粒子的輻射功率
7.6.2角分佈
*7.7科技前沿: 相對論性費米子體系量子輸運的電磁場調控
*7.8思政教育: 科學精神——近代物理建立給我們的啟示
本章小結
習題7
部分習題參考答案
附錄
參考文獻