武汉大学“十一五”规划教材：电动力学 [Electrodynamics] pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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虞国寅，周国全著

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电动力学
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电磁学
武汉大学
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物理
电磁场理论
十一五规划教材

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出版社：武汉大学出版社

ISBN：9787307065789

版次：1

商品编码：10158798

包装：平装

外文名称：Electrodynamics

开本：16开

出版时间：2008-11-01

用纸：胶版纸

页数：218

字数：344000

正文语种：中文

具体描述

编辑推荐

　　《电动力学》可作为电动力学、电磁理论等课程的教材与参考书。也可供与电磁理论相关的工作者参考。

内容简介

　　本书系统地阐述了电动力学的基本概念和处理问题的基本方法。全书的内容有：电磁场的基本定律与方程、静电场、静磁场、电磁波的传播和辐射、狭义相对论、带电粒子与电磁场的相互作用。书中还包括矢量和张量运算的相关内容，以方便教学使用。
　　本书可作为电动力学、电磁理论等课程的教材与参考书。也可供与电磁理论相关的工作者参考。

内页插图

第0章数学预备知识
0.1 矢量和矢量场
一、矢量的概念及其代数运算
二、标量场的梯度和矢量场的散度与旋度
三、算符V的运算
四、矢量场的分解
0.2 张量及其运算
一、张量的概念
二、张量的运算
第0章习题

第1章电磁现象的普遍规律
1.1 电磁现象的实验定律和Maxwell方程组
一、Coulomb定律和电场的散度
二、Faraday电磁感应定律和电场的旋度
三、电荷守恒定律
四、Blot—Savart定律和磁场的散度
五、Ampere环路定律和静磁场的旋度
六、Maxwen方程组
七、Lorentz力密度
1.2 介质中的Maxwell方程组和电磁场的边值关系
一、介质的极化和磁化
二、介质中的Maxwell方程组
三、介质分界面上电磁场的边值关系
四、介质的本构方程
五、导体的电磁性质方程
1.3 电磁场的能量和动量
一、电磁场的能量及其转化和守恒定律
二、电磁场动量守恒和转化定律
三、电磁场的角动量
第1章习题

第2章静电场
2.1 静电场的基本方程和唯一性定理
一、静电场基本方程和边值关系
二、唯一性定理
2.2 用分离变量法解静电问题
一、直角坐标系中的分离变量法解静电问题
二、在球坐标中用分离变量法解静电问题
三、圆柱坐标下的分离变量法
2.3 静电镜像法
一、静电镜像法
二、实例
2.4 格林函数法解静电问题
一、第一类边值问题的Green函数解法
二、第二类边值问题的Green函数解法
2.5 电多极矩展开场
一、电多极矩展开的定性分析
二、电多极矩展开的定量讨论
三、静电场的电场能量
2.6 稳恒电流场的基本理论
一、稳恒电流场的几个基本概念
二、稳恒电流场方程和边值关系
三、静电类比法
第2章习题

第3章静磁场
3.1 静磁场的方程及其矢量势
一、静磁场的方程及其边值关系
二、静磁场的矢量势
3.2 静磁场的标量势
一、磁标势的引入
二、磁标势的方程和边值关系
3.3 磁多极子展开和静磁场的能量
一、磁多极展开
二、稳恒电流体系的磁场能量
第3章习题

第4章电磁波的传播
4.1 电磁场的波动性和真空中的平面电磁波
一、电磁波动方程
二、真空中的平面波
三、平面电磁波的能量和动量
4.2 电磁波在均匀介质中的传播
一、电磁波与介质的相互作用
二、定态电磁波
三、复波矢
四、介质中E，B的关系
五、等离子体中电磁波传播简介
4.3 电磁波在介质界面的反射与折射
一、电磁场和边值关系
二、电磁场的反射定律和折射定律
三、Fresnel公式
四、反射系数R和透射系数T
五、全反射
六、导体界面对电磁波的反射
4.4 电磁波在波导管中的传播
一、波导管中电磁波方程和边界条件
二、波导管内场的分布
三、波导管中电磁波传播的主要特性
四、TE型波
第4章习题

第5章电磁波的辐射
5.1 电磁场的矢量势和标量势
一、电磁场的矢量势和标量势
二、两种常用规范和dAlembert方程
三、推迟势
5.2 电多极矩辐射
一、计算辐射场的一般方法
二、小区域电流分布的矢量势
三、电偶极矩的电磁场
四、电偶极矩的辐射
五、磁偶极矩和电四极矩辐射
5.3 直线天线辐射
一、天线上的电流分布和矢量势
二、电磁辐射场和辐射能量
5.4 电磁波的衍射
一、Kirchhoff公式
二、矩形孔的Fraunhofer衍射
第5章习题

第6章狭义相对论
6.1 狭义相对论的实验基础
一、Galileo变换和绝对时空观
二、MichelSOil—Morley实验
三、对Michelson—Morley实验的解释
6.2 狭义相对论的原理和Lorentz变换
一、狭义相对论的两条基本假设
二、Lorentz变换式
6.3 狭义相对论的时空理论
一、同时的相对性
二、空间距离的相对性(Lorentz—Fitzgerald收缩)
三、运动时钟的延缓
四、时钟佯谬或双生子佯谬问题
五、速度变换关系式
六、两个事件的平方间隔
6.4 狭义相对论的四维空间
——MinkOWSki空间
一、三维空间的正交变换
二、四维空间
三、四维空间中的四维张量
6.5电磁学规律的四维协变形式
一、电荷守恒以及电荷密度的变换关系
二、电磁场的四维矢量势及dAlembert方程的协变形式
三、电磁场张量及E、B的变换式
四、Maxwell方程组的四维协变形式
五、Lorentz力密度的四维协变形式
6.6 相对论力学基础
一、经典方学规律需要修改
二、四维动量
三、相对论的动力学方程和四维力矢量
四、相对论能量与动量
6.7 带电粒子与电磁场相互作用的Lagrange函数和Hamilton函数
一、非相对论情况
二、相对论情况
第6章习题

第7章运动带电粒子与电磁场的相互作用
7.1 运动带电粒子的电磁场及其势函数
一、运动带电粒子的电磁场势函数——Lienard—wiechert势
二、运动带电粒子激发的电磁场
三、带电粒子低速运动的辐射场
7.2 任意运动带电粒子的电磁辐射
一、带电粒子作任意运动时的辐射功率
二、带电粒子在两种典型运动情况中的辐射
7.3 带电粒子的电磁场对粒子本身的反作用
一、带电粒子激发的场对粒子本身作用的定性分析
二、辐射阻尼力F
7.4 谐振带电粒子的辐射阻尼及谱线的自然宽度
一、计及辐射阻尼后谐振子的辐射
二、谐振子辐射频谱的自然宽度
7.5 电磁波的散射、吸收和介质的色散
一、散射问题的一般描述
二、自由电子对电磁波的散射
三、束缚电子对电磁波的散射
四、介质的色散
第7章习题
附录A 有关数学运算公式
附录B 有关物理常量

前言/序言

　　电动力学是讨论电磁场理论与狭义相对论的课程。电磁场与众多其他物质一样，是具有能量、动量和角动量，按照自己的规律运动的一种重要物质。电磁场在与其他物质的相互作用过程中，可以相互之间转换能量、动量和角动量，而且遵从能量、动量和角动量的守恒定律。电磁场物质在现代人类的活动中扮演了相当重要的角色，是在各个领域，各个行业中不可缺少的东西。在电力系统中，人们利用电磁场才能方便地实现能量的远距离传送，并实现了物质能量在各种形式之间的转换。在信息行业中，由于电磁场作为现代信息技术的信息载体，人们才能实现对各种信息的快速、准确地传递和处理。没有电磁场，现代生活是无法想象的。对电磁场的运动规律和应用的研究已是现代自然科学的一个重要分支学科。
　　本书较为系统地阐述了电磁场的基本概念和处理电磁场问题的基本方法。电动力学作为基础理论课程，它的主要任务是使学生掌握这些较为成熟的理论知识和处理问题的基本思想与方法。在科学技术、信息传媒高度发展的当代社会，精选传统课程的内容、缩减传统课程的分量是大势所趋。如何缩减和精选本课程的内容，我们努力首先在内容选取方面，侧重于基本与主要的内容，在保持本课程系统性的基础上，尽量减少与其他课程的重复，并不把涉及电磁场的各种内容都纳入本书。其二是，力求以最简洁的方式和精炼的语言去阐述选人书中的内容。本书的第一章主要是讨论Maxwell方程组、电磁场的能量、动量概念。预备知识中的§0．2“张量及其运算”可以插在§1．2之前讲授。第二章静电场和第三章静磁场主要是讨论如何利用势函数求稳定电磁场的分布，以及稳定电磁场的能量问题。第四章讨论电磁波的传播，在这里把绝缘介质作为一般介质中电导率为零的一个特例来处理。第五章是讨论电磁波的辐射，这里先介绍如何利用场的势函数去求电磁辐射场，然后着重讨论电偶极矩的辐射。希望通过对此内容的讨论，使学生掌握一般电磁辐射系统的辐射场计算和辐射特性讨论的基本方法。在学时较少的情况下，§5．3和§5．4可以根据情况予以删减。第六章狭义相对论，介绍了狭义相对论理论的提出，狭义相对论的时空特性和物理规律的相对论协变形式。第七章讨论带电粒子与电磁场的相互作用，首先计算了带电粒子运动时激发的电磁场，这里给出了近场和远场的全部电磁场。然后讨论带电粒子在电磁场作用下的行为。本书中的内容，可以根据教学课时的多少，适当进行删减取舍。

物理学的宏伟殿堂：经典电磁场理论的深刻探索本书旨在为读者构建一个清晰、严谨且富有启发性的电磁场理论知识体系。作为一门基础而核心的物理学分支，电磁场理论不仅是理解自然界基本相互作用的关键，更是现代工程技术和信息科学的理论基石。本书的编写严格遵循从基本原理出发，逐步深入到复杂现象和前沿应用的叙事逻辑，力求在保证科学准确性的同时，兼顾教学的清晰度和启发性。第一部分：静电场的基石与构筑本书伊始，我们将追溯电荷的本质及其最基本的关系——静电力。首先详细阐述库仑定律，这是所有电磁学分析的起点。我们不仅会复述其矢量形式，更会探讨其在不同介质中的表现及其在微观尺度上的意义。随后，我们将引入电场的概念，将场论的视角植入分析框架。电场强度的定义、叠加原理，以及电场线（电力线）的物理图像将被细致阐述。理解电场线的分布特征，对于直观把握复杂电荷分布的场结构至关重要。静电学的核心工具——高斯定理，将占据重要篇幅。我们将详细剖析高斯定理在求解具有高度对称性电荷分布问题中的强大威力，并讨论其在积分形式和微分形式上的等价性。为进一步深化对场的理解，电势的概念被引入。电势作为标量函数，极大地简化了静电势场的分析过程，我们探讨了电势与电场之间的关系，特别是电势梯度的物理意义。在深入研究宏观物质的静电行为时，介质的极化现象成为焦点。我们将讨论电介质的分子结构如何影响宏观电场，引入电位移矢量 $mathbf{D}$ 的概念，并阐述其在存在介质时的应用优势。边界条件在处理界面问题时的重要性不容忽视，无论是电场强度还是电位移矢量，在理想导体、电介质分界面上的行为都将得到严格推导和清晰的几何阐述。静电场的能量储存问题亦是不可或缺的一环。我们将推导静电场的能量密度表达式，并讨论如何在空间分布的电荷系统中计算总静电能。最后，通过引入拉普拉斯方程和泊松方程，本书将静电场问题转化为典型的边界值问题，并简要介绍求解这类偏微分方程的若干数学方法，为后续电磁场求解打下坚实基础。第二部分：稳恒电流与磁场的起源从静电场过渡到稳恒电流场，我们开始引入时间因素的初级体现——运动电荷。本部分专注于描述稳定电流的分布及其产生的磁效应。欧姆定律在均匀介质中的微分形式被作为电流密度的起点，详细讨论了电流连续性方程在稳恒态下的简化形式（即 $ abla cdot mathbf{J} = 0$）。磁场的引入基于毕奥-萨伐尔定律（Biot-Savart Law），这是计算由稳恒电流产生的磁场的基本定律。我们将运用此定律求解几种典型的电流分布（如无限长导线、圆电流环、螺线管等）所产生的磁场分布，强调矢量积分在计算磁场方向和大小上的复杂性。安培环路定律作为磁场计算的“高斯定理对应物”，其适用范围和局限性将被深入探讨。在具有高度对称性的电流分布（如长直导线、无限平面电流层）中，安培定律能极大地简化计算，本书将详述应用这一定理的步骤和注意事项。磁场中的力——洛伦兹力定律是连接电场与磁场的桥梁。我们将系统分析单个运动电荷在复合电磁场中受到的作用力，并由此引申出描述电流元受力（安培力）的规律。这部分内容是理解磁选择器、回旋加速器等基本电磁器件工作原理的关键。在探讨磁场特性时，磁矢量势 $mathbf{A}$ 的概念被引入。作为磁场的另一个数学表征工具，磁矢量势的引入为后续的电磁感应和麦克斯韦方程组的矢量形式奠定了必要的数学准备。第三部分：时变场的动态统一——电磁感应与麦克斯韦方程组本部分是全书的飞跃点，标志着从静态场论向动态场论的迈进，即纳入时间变化的考量。法拉第电磁感应定律是核心。本书将深入剖析该定律的积分形式和微分形式，强调变化的磁通量如何“生成”感应电动势和附加的涡旋电场。通过对楞次定律的物理诠释，我们能更好地理解感应电流的方向性。接着，我们将聚焦于麦克斯韦对安培定律的关键修正——引入“位移电流”的概念。正是这一修正，使得电磁场方程组在时间变化下保持了内在的一致性，并预言了电磁波的存在。基于此修正，麦克斯韦方程组的完整形式（包括微分形式和积分形式）将被系统地总结和推导。这组方程是经典电磁场理论的基石，它们统一了电荷、电流、电场和磁场之间的所有已知关系。我们将详细分析每条方程的物理意义，特别是电荷守恒定律和磁单极子不存在性的体现。第四部分：电磁波的传播与辐射在真空中的均匀、无源区域，麦克斯韦方程组退化为一套著名的波动方程。本书将推导出一维和三维的电磁波方程，并求解平面电磁波的特解。平面波的性质——传播方向、相位关系、波速（光速的导出）——将被详尽分析。特别是横波特性（$mathbf{E}$、$mathbf{B}$ 垂直于传播方向且相互垂直）的严格证明，是理解光本质的关键一步。电磁波的能量和动量——坡印廷矢量（Poynting Vector）的概念将被引入，用以描述电磁能量的流动密度和方向，这是理解电磁波能流特性的核心工具。最后，本书将探讨电磁波的产生，即电磁辐射。通过分析加速电荷（如振荡电偶极子）的辐射场，我们将阐述电磁波的产生机制，并计算出最基本的偶极子辐射功率，为理解无线电通信和天线理论打下理论基础。全书贯穿始终的，是对矢量分析和偏微分方程在物理问题中应用的强调，旨在培养读者从物理概念出发，利用数学工具解决复杂电磁现象的综合能力。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

从我个人的学习经历来看，很多教材在介绍电动力学时，往往会过于侧重数学推导，而忽略了物理图像的构建，这使得学生往往只掌握了计算技巧，却对现象背后的本质理解不深。然而，当我翻开这本武汉大学的教材时，我感受到了一种不同的治学态度。它在理论推导的严谨性之外，非常注重对物理现象的直观描述和形象解释。书中穿插的一些图示和类比，虽然简单，却能够有效地帮助读者建立起对抽象概念的感性认识。例如，在讲解电磁波的产生和传播时，书中通过一些生动的比喻，让我更容易理解那个“振荡”和“传递”的过程。这种将数学语言和物理直觉相结合的讲解方式，对于我这样更倾向于理解“为什么”的学习者来说，无疑是莫大的帮助。它让我觉得，电动力学并非是冷冰冰的数学游戏，而是充满魅力的物理世界。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对基础物理有着浓厚兴趣的在校学生，一直以来，电动力学这个领域都让我既着迷又有些畏惧。听说武汉大学的这本“十一五”规划教材在业界口碑不错，所以一直想入手一本好好研究一下。拿到手后，我第一眼就被它严谨的排版风格吸引了。内容逻辑性很强，从最基础的概念讲起，层层递进，循序渐进，完全没有那种突然冒出晦涩难懂概念的突兀感。我尤其欣赏它在引入每一个新理论或公式时，都会给出详细的推导过程和物理背景解释，这对于我们这些还在摸索阶段的学生来说，实在是太重要了。很多时候，我们需要的不仅仅是记住一个公式，更重要的是理解它为什么是这样，它背后蕴含的物理意义是什么。这本书在这方面做得非常出色，它鼓励你去思考，去理解，而不是仅仅被动地接受。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计确实很用心，硬壳封面，纸张也比较厚实，手感沉甸甸的，光是拿在手里就给人一种扎实可靠的感觉。封面上的设计元素不多，但很有质感，没有那些花里胡哨的图案，这种简洁大方的风格我个人很喜欢。打开书页，印刷质量也令人满意，字体清晰，排版疏密适度，即使长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。书的整体尺寸适中，方便携带和翻阅，不像有些教材那么庞大沉重，平时放在书架上也很美观。我特别注意到目录的设计，清晰明了，结构层次分明，让人一目了然地了解全书的脉络。每个章节的标题都很有概括性，预示着里面会涉及到的内容，这对于初次接触电动力学领域的学习者来说，非常有指导意义。虽然我还没有深入阅读内容，但仅从这本书的物理形态和初步浏览来看，它无疑是一本用心制作的教材，能够给读者带来良好的阅读体验，这一点是毋庸置疑的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名已经毕业多年的工科从业者，我这次购入这本教材，更多的是出于对知识巩固和扩展的需要。在实际工作中，虽然不直接处理复杂的电动力学方程，但对相关原理的深刻理解，对于解决一些工程问题，甚至对新技术的洞察，都起着至关重要的作用。这本书的结构安排，我认为是非常有条理的。它仿佛是一张精心绘制的地图，带领读者穿越电动力学的复杂地形。从最初的电场、磁场概念的铺垫，到麦克斯韦方程组的引入，再到电磁波的传播以及相对论效应的结合，整个知识体系的构建非常扎实。即使是多年未接触相关内容，但凭借着书中清晰的逻辑和相对易懂的语言，我感觉自己能够重新拾起那些曾经模糊的概念，并且对它们有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

我是一名已经有一定物理基础的研究生，这次购买这本书，主要是想系统地梳理一下电动力学的知识体系，并为后续更深入的研究打下基础。这本书的整体风格非常学术化，但又不像某些文献那样晦涩难懂。它在概念的引入和阐述上，既保持了足够的严谨性，又兼顾了清晰度。我特别注意到书中对于一些关键概念的定义和解释，都非常精准，没有模糊地带。而且，它对于一些复杂问题的处理，也给出了多种方法和思路，这对于培养研究生的分析和解决问题的能力非常有帮助。书中的例子和习题（虽然我还没来得及做）也似乎很有代表性，能够帮助读者检验自己的理解程度。总而言之，这本书给我的感觉是，它不仅仅是一本教科书，更像是一个引路人，指引我在这片浩瀚的电动力学海洋中前行。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容安排很合理,开始引入数学基础知识,从而深入到用数学建模的方法讨论电磁微观力学,大量的习题很经典,对一些比较著名的定理公式的推理很详实,是一部值得学习的教科书,就是课后练习题比较少不能很好的锻炼下自己对知识的掌握程度.

评分☆☆☆☆☆