电磁学与电动力学（下册）（第二版） epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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编辑推荐

适读人群 ：本书可作为普通高等学校物理或应用物理专业本科生的电磁学课程的教材或参考书、也可供相关专业师生和科技工作者参考
中科大在物理学人才培养方面经验的集成，多年教学经验丰富的教授编写

内容简介

《电磁学与电动力学.下册》是作者在多年教学经验的基础上，将电磁学与电动力学的内容适当贯通，既分阶段，又平滑过渡，由此避免不必要的重复，以利于缩短学时，便于学生掌握.《电磁学与电动力学.下册》分为上、下两册，《电磁学与电动力学.下册》为下册，主要为电动力学部分，以演绎法为主，从麦克斯韦方程出发，分析静态电磁场，电磁波的激发、辐射、传播，以及与介质相互作用时的反射、折射、散射、吸收，并介绍了电磁学与狭义相对论的关系，让学生理解和掌握狭义相对论.

内页插图

目录

目
　录第二版丛书序
第一版丛书序
第二版前言
第一版前言
第
1章 电磁现象的基本规律1
1.1 场论和张量分析1
　 1
.1.1 线性正交坐标变换1

　 1
.1.2 张量的定义4

　 1
.1.3 由矢量和张量构成的不变量(标量)5

　 1
.1.4 三维张量的乘法运算7

　 1
.1.5 三维张量微分9

　 *1
.1.6 正交曲线坐标系1
1
　 1
.1.7 高斯公式、斯托克斯公式和格林公式1
3
　 1
.1.8 δ函数1
5
1.2 电磁场的数学描述16
　 1
.2.1 麦克斯韦方程组1
6
　 1
.2.2 关于场源1
7
　 1
.2.3 电磁性能方程1
8
　 1
.2.4 导体中的自由电荷和传导电流2
0
1.3 边值关系21
　 1
.3.1 麦克斯韦方程的积分形式2
1
　 1
.3.2 边值关系2
2
　 1
.3.3 边值关系和边界条件2
3
1.4 电磁场的能量、动量和角动量24
　 1
.4.1 电磁场对带电体的力和功率2
4
　 1
.4.2 电磁场的能量及能量守恒定理2
4
　 1
.4.3 电磁场的动量及动量守恒定理2
6
　 1
.4.4 电磁场的角动量及角动量守恒定理2
8 ----Page 12-----------------------
　
　 *1
.4.5 电磁场-介质系统的能量、动量和角动量分析2
8
　 *1
.4.6 线性各向同性介质界面上的能量、动量守恒关系3
2
　 *1
.4.7 电磁场热力学方程3
3
1.5 麦克斯韦方程组的完备性35
　 1
.5.1 完备性的含义3
5
　 1
.5.2 电磁场解的唯一性定理3
5
　 1
.5.3 几点说明3
6 第
2章 静电场37
2.1 基本方程和唯一性定理37
　 2
.1.1 基本方程3
7
　 2
.1.2 静电势及其微分方程3
7
　 2
.1.3 边值关系3
8
　 2
.1.4 定解条件3
8
　 2
.1.5 静电场的唯一性定理3
9
2.2 分离变量法42
　 2
.2.1 由泊松方程到拉普拉斯方程4
2
　 2
.2.2 直角坐标下二维问题的分离变量解4
3
　 2
.2.3 圆柱坐标下二维问题的分离变量解4
4
　 2
.2.4 球坐标下二维问题的分离变量解4
5
*2.3 格林函数法48
　 2
.3.1 定解问题4
8
　 2
.3.2 格林函数4
9
　 2
.3.3 格林函数法5
0
　 2
.3.4 格林函数及格林函数法应用举例5
1
2.4 多极子电场56
　 2
.4.1 小带电体静电场的多极展开5
7
　 2
.4.2 参考点选择的影响6
0
　 2
.4.3 点电荷丛的多极矩6
0
　 2
.4.4 四极矩及四极场电势计算举例6
0
　 *2
.4.5 电多极子在外电场中所受的力和力矩6
2
*2.5 静电能63
　 2
.5.1 静电能基本公式6
3


　 2
.5.2 小带电体在外电场中的静电能6
7
　 2
.5.3 静电场热力学6
8 第
3章 静磁场70
3.1 基本方程和唯一性定理70
　 3
.1.1 基本方程7
0
　 3
.1.2 磁矢势及其微分方程7
0
　 3
.1.3 无限均匀线性各向同性磁介质中的磁矢势解7
1
　 3
.1.4 边值关系7
2
　 3
.1.5 边界条件和唯一性定理7
3
*3.2 二维二分量问题73
　 3
.2.1 二维二分量静磁场的定解问题7
3
　 3
.2.2 二维二分量静磁场问题求解举例7
5
3.3 从磁矢势出发计算磁场76
　 3
.3.1 圆环电流的磁场7
7
　 3
.3.2 任意小载流导体在远处的磁场7
8
　 3
.3.3 磁偶极子在外磁场中所受的力和力矩8
0
3.4 磁标势法81
　 3
.4.1 磁标势的引入、相关方程和边值关系8
1
　 3
.4.2 磁标势法与静电场解法的对应关系8
2
　 3
.4.3 磁标势法应用举例8
3
*3.5 磁能87
　 3
.5.1 磁能基本公式8
7
　 3
.5.2 安培力做功与磁能变化8
8
　 3
.5.3 小载流导体在外磁场中的磁能和势能9
0
　 3
.5.4 静磁场热力学9
1 第
4章 电磁波的传播93
4.1 电磁场波动方程和时谐电磁场93
　 4
.1.1 电磁场的波动方程9
3
　 4
.1.2 时谐电磁场9
6
　 4
.1.3 无限均匀、线性各向同性绝缘介质中的平面电磁波9
9
　 4
.1.4 电磁波的偏振1
00
4.2 电磁波在绝缘介质界面上的反射和折射102

　 4
.2.1 定解问题的提法1
02
　 4
.2.2 定态波动方程和无散条件对反射波和折射波的约束1
03
　 4
.2.3 边值关系对反射波和折射波频率和波矢的约束1
03
　 4
.2.4 边值关系对反射波和折射波的振幅约束1
05
　 4
.2.5 物理分析1
06
　 *4
.2.6 能量守恒和动量守恒关系1
08
4.3 导体中的电磁波111
　 4
.3.1 基本方程和边值关系1
11
　 4
.3.2 无限均匀导体中的平面电磁波1
11
　 4
.3.3 电磁波在导体表面的反射与折射1
12
4.4 谐振腔和波导管116
　 4
.4.1 基本方程和边界条件1
16
　 4
.4.2 谐振腔1
17
　 4
.4.3 波导管1
19 第
5章 电磁波的辐射122
5.1 电磁势及其方程122
　 5
.1.1 电磁势的引入1
22
　 5
.1.2 规范变换1
23
　 5
.1.3 规范不变性和规范不变量1
23
　 5
.1.4 电磁势满足的微分方程1
23
5.2 推迟势125
　 5
.2.1 推迟势解1
25
　 5
.2.2 洛伦茨条件的检验1
27
5.3 谐振荡电流的电磁场128
　 5
.3.1 电荷和电流密度的傅里叶积分表示1
28
　 5
.3.2 谐振荡场源的电磁场1
29
　 5
.3.3 近区、远区和小场源近似1
30
　 5
.3.4 辐射电磁场及其特性1
31
　 5
.3.5 辐射功率及辐射功率角分布1
32
5.4 电偶极、磁偶极和电四极辐射133
　 5
.4.1 电偶极辐射1
33
　 5
.4.2 磁偶极辐射1
37


　 5
.4.3 电四极辐射1
38
　 *5
.4.4 随时间任意变化的电流的辐射场1
43
5.5 天线的辐射145
　 5
.5.1 沿天线的电流分布1
46
　 5
.5.2 天线的辐射1
46
　 5
.5.3 短天线的辐射1
47
　 5
.5.4 半波天线的辐射1
47 第
6章 运动电荷的辐射149
6.1 李纳-维谢尔势149
　 6
.1.1 数学准备1
49
　 6
.1.2 李纳-维谢尔势1
51
　 6
.1.3 物理分析1
52
6.2 运动电荷的电磁场153
　 6
.2.1 李纳-维谢尔势与(r，t)的函数关系剖析1
54
　 6
.2.2 �箃*/�箃和Δt*1
54
　 6
.2.3 其他带*号量的时空偏导数1
55
　 6
.2.4 E和B1
56
　 6
.2.5 匀速运动电荷的电磁场1
57
　 6
.2.6 切连科夫辐射1
58
6.3 运动电荷的辐射场和辐射功率160
　 6
.3.1 运动电荷的辐射场1
60
　 6
.3.2 运动电荷的辐射功率(瞬时值)1
60
6.4 低速运动带电粒子的辐射162
　 6
.4.1 低速运动近似(β*��1)1
62
　 6
.4.2 与电偶极辐射公式对比1
63
　 6
.4.3 经典电磁理论的局限性1
64
6.5 高速运动带电粒子的辐射164
　 6
.5.1 加速度与速度平行1
64
　 6
.5.2 加速度与速度垂直1
66
　 *6
.5.3 一般情形1
67 第
7章 电磁波的散射、色散和吸收168
7.1 电磁质量和辐射阻尼168

　 *7
.1.1 带电粒子的受力计算1
69
　 *7
.1.2 能量分析1
72
　 7
.1.3 电磁质量1
74
　 7
.1.4 辐射阻尼1
75
　 *7
.1.5 辐射阻尼力公式的修正1
76
7.2 介质对电磁波的散射176
　 7
.2.1 散射的定义1
76
　 7
.2.2 自由电子对电磁波的散射1
77
　 7
.2.3 束缚电子对电磁波的散射1
79
7.3 介质对电磁波的色散和吸收180
　 7
.3.1 物理模型1
80
　 7
.3.2 求解步骤1
81
　 7
.3.3 电磁波的色散和吸收1
83 第
8章 狭义相对论186
8.1 电磁理论与狭义相对论186
　 8
.1.1 电磁规律和相对性原理1
86
　 8
.1.2 狭义相对论的基本假设1
86
　 8
.1.3 时空性质与物质运动1
87
8.2 洛伦兹变换188
　 8
.2.1 导出洛伦兹变换的基本假定1
89
　 8
.2.2 简单洛伦兹变换1
91
　 8
.2.3 一般洛伦兹变换1
94
8.3 狭义相对论的时空理论194
　 8
.3.1 时空间隔和事件的时空关系1
94
　 8
.3.2 同时性的相对性及事件时序1
95
　 8
.3.3 时间间隔的相对性(动钟变慢)1
97
　 8
.3.4 空间间隔的相对性(动尺缩短)2
00
　 8
.3.5 速度变换公式2
02
　 8
.3.6 加速度变换公式2
04
8.4 相对性原理的四维表述205
　 8
.4.1 闵柯夫斯基空间及洛伦兹变换2
06
　 8
.4.2 四维张量构建举例2
07

　 8
.4.3 4-矢量和4-张量分量的变换关系2
09
8.5 电磁规律的不变性211
　 8
.5.1 电荷守恒方程2
11
　 8
.5.2 洛伦茨条件2
12
　 8
.5.3 达朗贝尔方程2
13
　 8
.5.4 电磁场张量2
13
　 8
.5.5 麦克斯韦方程2
15
　 *8
.5.6 辅助矢量D和H2
16
　 8
.5.7 电磁力密度矢量和电磁场的动量能量张量2
17
　 *8
.5.8 变换式的应用举例2
19
8.6 相对论力学221
　 8
.6.1 4-动量矢量2
22
　 8
.6.2 相对论动力学方程2
23
　 8
.6.3 质能关系2
24
　 8
.6.4 力的变换关系2
25
　 8
.6.5 洛伦兹力2
26
　 *8
.6.6 相对论分析力学2
28 习题与参考答案
233 参考书目
250 名词索引
251 教学进度和作业布置
259 附录
Ⅰ 中英文人名对照261 附录
Ⅱ 圆柱坐标和球坐标下的微分运算公式263 附录
Ⅲ 洛伦兹变换的一种推导方法264 附录
Ⅳ 物理常数269

精彩书摘

第
1
章
电磁现象的基本规律本章综述电磁现象的基本规律
，包括描述电磁场属性及其运动的麦克斯韦方程组
，以及电磁场和场源载体相互作用的洛伦兹力公式.这些规律作为静电场、静磁场和似稳电磁场实验事实的理论概括和以科学假说方式对一般电磁场的推广
，已在电磁学中作了全面透彻的分析
;它们将作为电动力学的理论基础，用来分析和揭示电磁场运动及其与场源载体相互作用的特殊规律
.我们将剖析这一相互作用过程中所蕴涵的能量
、动量和角动量守恒特性，证明麦克斯韦方程组在描述电磁场运动规律方面的完备性
.本章及随后各章涉及大量数学推导
，其中用得最多的是场论和张量分析.熟练运用各类数学分析手段
，独立完成相关数学推导，是学好电动力学的前提和关键.为了给读者提供必要的数学准备
，我们单辟一节，简述场论、张量分析及其相关的数学工具
，重点放在使用运算技巧方面，略去严格繁琐的数学论证.

1.1 场论和张量分析 1
.1.1 线性正交坐标变换物理学中的量均属于张量
，其中用得最多的是零阶、一阶和二阶张量.在物理学中
，习惯将零阶张量称为标量，将一阶张量称为矢量;对二阶张量，则省去“二阶”两字
，直呼其为“张量”.在数学中，张量的定义同坐标变换密切相关，因此我们先从坐标变换谈起
.1
.N维空间的坐标、基矢和位置矢量下面的讨论将针对较为抽象的多维空间
，维数设为N.以往学过的经典物理学量
，均属于三维空间的张量，即N=3.在狭义相对论(见第8章)中，所有物理量将用四维时空的张量表述
，对应N=4.为获得直觉以便于理解，读者可回到自己十分熟悉的三维空间
，去理解下面要讲的内容.在
N维空间中，引入坐标(类比三维空间的直角坐标)，相应沿坐标轴方向的单位矢量

称为基矢
，满足如下正交关系:其中

为克罗内克符号
.由坐标和基矢构成的矢量x
　
称为位置矢量
，式(1.1.2)中使用了同指标求和法则;除特别声明之外，以下均遵循这一
法则.2
.线性正交坐标变换在
N维空间中引入坐标的线性齐次变换其中

为常数
;要求满足如下空间距离不变条件:现在分析由系数

构成的N×N变换矩阵A的特性.为此，将式(1.1.3)代入式(
1.1.4)得
的任意性
，上述等式成立的充分必要条件为a

或 AT·A=I(1.1.5)其中
，I为单位矩阵;T表示矩阵转置.式(1.1.5)表明，A为正交矩阵，相应变换式(
1.1.3)称为线性正交变换.按惯例，在矩阵表示A={aij}
中，元素aij
第一下标为
行标
，第二下标为列标;按“横行竖列”规则排列矩阵元素
两矩阵相乘时
，前导矩阵的第二下标(列标)与后随矩阵的第一下标(行标)求和，对应前导矩阵某行元素与后随矩阵的某列元素的乘积之和
.按此规则，式(1.1.5)中的
(对应前导矩阵)应表示为AT={a

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