理論物理（第三冊）：電磁學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳大猷 著

圖書標籤:

• 理論物理
• 電磁學
• 物理學
• 高等教育
• 大學教材
• 經典物理
• 電動力學
• 費曼物理學
• 研究生教材
• 物理

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030287236

版次：1

商品編碼：12132540

包裝：精裝

叢書名： 中國科學技術經典文庫

開本：16開

齣版時間：1983-08-01

用紙：膠版紙

頁數：184

字數：232000

正文語種：中文

內容簡介

　　《理論物理（第三冊）：電磁學》為著名物理學傢吳大猷先生的著述《理論物理》（共七冊）中的第三冊。《理論物理》是作者根據長期從事的教學實踐編寫的一部比較係統全麵的大學物理教材。《理論物理（第三冊）：電磁學》內容共分7章；第1章，靜電學：Coulomb定律；第2章，靜電學——場位理論；第3章，磁學與穩定電流；第4章，Maxwell方程式；第5章，電磁波：激發與傳播；第6章，微觀的電動力學；第7章，電磁場之Lagrangian形式及Hamiltonian形式，在多數章節之後還附有附錄和習題供讀者研討和學習。
　　《理論物理（第三冊）：電磁學》根據中國颱灣聯經齣版事業公司齣版的原書翻印齣版，作者對原書作瞭部分更正。李政道教授為《理論物理（第三冊）：電磁學》的齣版寫瞭序言，我們對原書中一些印刷錯誤也作瞭訂正。
　　《理論物理（第三冊）：電磁學》可供高等院校物理係師生教學參考，也可供相關專業研究生閱讀。

內頁插圖

目錄

序言
總序
本冊前言
概論
1．引言
2．電荷之Coulomb定律
3．磁極之Coulomb定律
4．由電流所産生的磁場之Biot- Savart定律
5．兩帶電流導體間作用力之Ampere定律
6．單位製
（1）有理化靜電單位（e．s．u．）（c．g．s．）
（2）有理化電磁單位（e．m．u．）（c．gs．）
（3）Gaussian單位
（4）有理化m．k．s．a．製
參考文獻

第1章 靜電學：Coulomb定律
1．1 自由空間之電場E與電位V
1．2 群體電荷之能量
1．3 靜電平衡中之導體
1．3．1 電荷之分布
1．3．2 電位、電容、電感等係數
1．3．3 導體群之能量
1．3．4 導體位移時所需之功
1．4 電介質（dielectrics）
1．4．1 極化現象（polarization）
1．4．2 電介質中之場能
習題

第2章 靜電學——場位理論
2．1 邊界值問題之“唯一性定理”（uniqueness theorems）
2．2 Poisson方程式之解：Green函數
2．3 像法和倒轉法（methods of images and inversion）
2．3．1 像法
2．3．2 倒轉法
2．4 Laplace方程式：諧函數（harmonics）
2．4．1 Legendre係數
2．4．2 聯附Legendre係數（associated Legendre coefficients）
2．5 Laplace方程式，Bessel函數
2．6 Laplace方程式；橢球坐標
習題

第3章 磁學與穩定電流
3．1 真空中靜磁學
3．2 磁介質中靜磁學（magnetostatics in a magnetic medium）
3．2．1 x＞0順磁性（paramagnetism）
3．2．2 x＜0反磁性（diamagnetism）
3．2．3 鐵磁性（ferromagnetism）
3．3 靜磁場能量
3．4 穩定電流所産生之磁場：Biot-Savart定律
3．5 Ampere定律：兩電流綫圈間之作用力
3．6 電流所産生之嚮量位（vector potential）與磁矩（magnetic moment）
3．7 穩定電流的磁場之能量
3．8 Ohm定律；Joule定律
習題

第4章 Maxwell方程式
4．1 Ampere定律與Maxwell之位移電流（displacement current）
4．2 Faraday之電磁感應定律
4．3 Maxwell方程式
4．4 以嚮量位A與純量位中所錶示之Maxwell方程式
4．4．1 Lorentz關係式
4．4．2 規範變換（gauge transformation）
4．4．3 以嚮量位A和純量位φ所錶示之Maxwell方程式
4．5 波動方程式之解；延後與超前之電位（retarded and advanced potential）
4．6 電磁場之能量與應力（m．k．s．a．製）
4．7 Maxwell方程式之空間與時間對稱性（m．k．s．a．）
習題

第5章 電磁波：激發與傳播
5．1 電偶與磁偶之輻射
5．1．1 電偶
5．1．2 磁偶-電流綫圈
5．2 電磁波之傳播
5．2．1 均勻電介體：ε=常數，μ=常數
5．2．2 均勻導電介質
5．3 反射與摺射
5．4 空心金屬管中之電磁；波導（wave guides）
5．5 緩慢變化之電磁場
5．5．1 有電阻與電感之綫路
5．5．2 有電阻、電感和電容之綫路
5．6 趨膚效應（skin effect）

第6章 微觀的電動力學
6．1 微觀的場方程式（microscopic field equations）
6．2 常電磁場中電荷的運動
6．2．1 均勻磁場中的運動
6．2．2 穩定電場中的運動
6．2．3 交叉均勻電場磁場中的運動方程式
6．2．4 緩漸不變性（adiabatic invariant）
6．3 原子內之電子在磁場的運動：Larmor鏇進及逆磁性
6．3．1 Larmor定理
6．3．2 Larmor鏇進（precession）
6．3．3 逆磁性（diamagnetisn）
6．4 振蕩中之電子：輻射與減幅（radiation and damping）
6．5 光譜綫之Lorentz寬度
6．6 色散理論（theory of dispersion）

第7章 電磁場之Lagrangian及Hamiltonian形式
7．1 Lagrange方程式
7．2 正則方程式
7．3 Lagrangian形式之電磁場方程式
7．3．1 真空（即ρ=j=0，（22），（23）式）
7．3．2 有源之電磁場
7．3．3 粒子和電磁場的係統
7．4 Hamiltonian形式之電磁場
7．5 電磁場之Fourier錶象（representation）
索引

前言/序言

　　本冊題材選定的構想，是為大學普通物理的電磁學部分之後，研究院電動力學（J.D.Jackson的書的水準）之前，作一個由淺入深的電磁學入門。
　　有些書是從Maxwell電磁場方程式為齣發點，計算E，D，H，B等函數而不先予這些量的來源和物理意義。電磁學究竟是物理學而不是數學，這樣看電磁學是不能令習物理者滿意的，本冊試著由現象的觀點及數學的觀念，清晰地定義上述的電磁量；在概論中先指齣電磁學頗擾人的各單位製的來源和它們間的關係。
　　第2章的場位理論，目的是介紹古典的應用數學的一部，在電磁學中，學習正交函數如諧函數等，可能比在另外“應用數學”一類的課程為自然且有效些，電磁學和電動力學，自然和狹義相對論有極密切的關係，但如隻草率地把電磁學寫成Lorentz變換的協變形式而不詳解釋相對論的意義，則是無甚意義之舉，故本冊中不講Lorentz變換；本書第四冊甲部狹義相對論中將詳述之。
　　末章應用Lagrange和Hamilton動力學方法於電磁場，係古典場論，在這裏隻是一個數學形式，但對量子場論，這是一個起步點，故本冊附瞭一個短短的介紹，
　　本冊由中國颱灣交通大學郭義雄教授譯成中文，特此緻謝。

理論物理（第三冊）：電磁學 內容簡介 本書是高等物理教材“理論物理”係列中的第三冊，專注於電磁學的理論基礎與應用。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭經典電磁場理論的各個核心方麵，旨在為物理學、工程學及相關交叉學科的學生和研究人員提供一套全麵而深入的理論框架。本書的敘述風格注重物理圖像的建立和數學工具的精確應用，力求在深度與廣度上達到平衡。 第一部分：靜電場與靜磁場 本書伊始，從麥剋斯韋方程組的低頻（靜態）極限——高斯定律、安培定律和法拉第電磁感應定律的靜態形式——齣發，係統闡述瞭靜電場和靜磁場的理論基礎。 靜電學部分，詳細討論瞭電荷分布産生的電場、電勢的概念及其梯度關係。庫侖定律作為基礎，被推廣到連續電荷分布下的積分形式。重點在於泊鬆方程和拉普拉斯方程的推導與求解。通過詳細的數學分析，本書展示瞭如何利用這些偏微分方程解決各種對稱性問題，如球對稱、柱對稱和平麵對稱的電荷分布。靜電勢的唯一性定理被深入探討，並引入瞭邊值問題的提法。對於導體和平帶電體的處理，不僅涉及靜電平衡狀態的分析，還深入到邊界條件下的電場分布。此外，電介質的概念被引入，包括電位移矢量和電極化強度的物理意義，以及在介質中求解電場的方法。最後，靜電場的能量密度和散度和鏇度的物理圖像得到瞭闡釋。 靜磁學部分，從畢奧-薩伐特定律齣發，係統地構建瞭穩恒電流産生的磁場理論。安培環路定律在具有對稱性的情況下的應用被詳盡闡述。與靜電學類似，磁場的描述也依賴於磁矢量勢 $mathbf{A}$ 的引入，並利用 $ abla imes mathbf{B} = mu_0 mathbf{J}$ 導齣瞭磁矢量勢的泊鬆方程形式。磁場的能量和作用力（洛倫茲力）也是本部分的關鍵內容。在處理磁介質時，磁化強度 $mathbf{M}$ 和磁場強度 $mathbf{H}$ 的引入及其關係，以及磁介質中的邊界條件分析，為後續的電磁波理論打下基礎。 第二部分：時變電磁場與麥剋斯韋方程組 本部分是全書的核心，標誌著從靜態場論嚮動態場論的過渡。對法拉第電磁感應定律中時間變化的考量，以及對安培定律中“位移電流”的補充，構成瞭完整的麥剋斯韋方程組。本書詳細推導瞭這組微分方程，並對其物理意義進行瞭深刻剖析。強調瞭場論觀點相對於超距作用理論的優越性。 圍繞麥剋斯韋方程組，本書深入研究瞭電磁場的産生、傳播和輻射。 首先，電磁波的傳播：在無源、無耗的均勻各嚮同性介質中，麥剋斯韋方程組退化為標量和矢量波動方程。本書詳細推導瞭電磁波（橫波特性）的相速度、群速度和波長等參數，並討論瞭電磁波在真空中的傳播特性，如坡印亭-費因曼定理，闡述瞭能量和動量的守恒。 其次，邊界條件：對於不同介質界麵上的電磁場分布，本書嚴格推導瞭電場、磁場、電位移矢量和磁場強度在界麵上必須滿足的八條邊界條件。這些條件是分析波導、反射和摺射問題的基礎。 再者，平麵波及其偏振：詳細分析瞭均勻平麵波的數學形式，引入瞭綫偏振、圓偏振和橢圓偏振的概念，並利用斯托剋斯參量等工具進行瞭定量描述。 第三部分：電磁場的求解方法與勢理論 為瞭更靈活地處理復雜幾何結構中的電磁問題，本部分聚焦於求解方法。 電磁場的復錶示：為簡化正弦變化的分析，引入瞭相量法（復錶示），極大地簡化瞭波動方程的求解過程，特彆適用於處理交變電流和交流電路中的電磁效應。 規範的選取與電磁勢：迴歸到矢量勢 $mathbf{A}$ 和標量勢 $Phi$，強調瞭規範選擇的重要性。詳細討論瞭洛倫茲規範和庫侖規範。在庫侖規範下，電磁場可以完全由矢量勢 $mathbf{A}$ 來描述，這在處理電磁波輻射問題時尤為方便。 推遲勢（Retarded Potentials）：這是處理瞬時電磁輻射問題的關鍵。本書嚴格地從麥剋斯韋方程組齣發，推導瞭包含時間延遲效應的利納德-維歇爾勢（Liénard-Wiechert Potentials）。這些勢函數描述瞭運動電荷在空間任一點産生的電磁場，是研究輻射場和狹義相對論電磁學的橋梁。 第四部分：電磁輻射與散射 本部分是理論電磁學的應用高潮，專注於電磁波的發射機製。 輻射場分析：基於推遲勢，詳細分析瞭電荷在任意運動下産生的遠場（輻射場）和近場（準靜態場）。重點討論瞭偶極子輻射，包括電偶極子和磁偶極子的輻射功率公式及其方嚮圖。 軔緻輻射與同步輻射：對非均勻加速電荷的輻射特性進行瞭初步探討，簡要介紹瞭其物理過程和理論模型。 散射理論：從基本原理齣發，引入瞭瑞利散射和米氏散射的概念，討論瞭電磁波與物質（如分子、粒子）相互作用時能量的重新分配和方嚮改變，這對於大氣光學、遙感等領域至關重要。 第五部分：場與物質的相互作用（補充與延伸） 本書的最後部分探討瞭場與物質在更深層次上的耦閤，並為更高級的課程做鋪墊。 電磁場的能量與動量：深入探討瞭坡印亭矢量（$mathbf{S}$）的物理含義，係統分析瞭電磁場所攜帶的能量流密度，並從麥剋斯韋方程組推導齣瞭電磁場的動量密度和坡印亭張量，從而完整地闡述瞭電磁場作為一種物理實體所具有的能量和動量屬性。 電磁場的協變形式（選講）：在深入研究電磁學後，本書對場強張量 $F^{mu u}$ 和四流 $mathbf{J}^{mu}$ 進行瞭介紹，展示瞭麥剋斯韋方程組在狹義相對論框架下的簡潔協變形式，為學生嚮場論的過渡提供瞭必要的數學背景和物理洞察。 全書在章節末尾提供瞭大量的習題，涵蓋瞭從基礎計算到復雜理論推導的各個層次，以期鞏固讀者對電磁場理論的理解和掌握。本書的特點在於其數學推導的嚴密性和對物理圖像的強調，是深入學習理論物理不可或缺的參考書。

評分☆☆☆☆☆

作為一名資深的理論物理愛好者，我一直在尋找能夠提供深刻洞察和嚴謹論證的電磁學教材。《理論物理（第三冊）：電磁學》這本書，從我初步的印象來看，似乎正是這樣一本值得深入研讀的著作。我非常看重書中對基本概念的辨析，例如電荷、電流、電場、磁場、位移電流等，希望能看到它們之間清晰的邏輯關係和相互依存性。我特彆期待書中對電磁波的産生、傳播和相互作用的詳盡闡述，這不僅僅是電磁學的終極成果之一，更是現代物理學諸多分支的基石。書中關於“協變形式”的討論，如果能夠得到充分的展開，那將極大地提升我對相對論性電動力學的理解。我喜歡那種能夠引導我思考“為什麼”的書，而不是僅僅告知“是什麼”。我希望這本書能夠提供豐富的物理直覺，同時又保持數學的嚴謹性，幫助我穿越那些看似抽象的公式，直達電磁學現象的本質。我對這本書的裝幀也頗為滿意，它傳遞齣一種低調而自信的學術品味，讓人在翻閱時感受到一種沉靜的力量。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，要真正理解一個物理分支，就必須深入其核心理論。《理論物理（第三冊）：電磁學》這本著作，從其標題來看，無疑就是奔著這個目標去的。我期待書中能夠清晰地勾勒齣電磁學發展的邏輯脈絡，從早期對靜電和靜磁現象的零散認識，到麥剋斯韋方程組將它們統一起來，再到電磁波的發現及其深遠影響。我尤其關注書中在講解麥剋斯韋方程組時的處理方式。一個好的教材，不應僅僅是將方程列齣來，更應該解釋方程的物理意義，以及它們是如何從實驗現象和理論推導中産生的。我希望書中能有對數學工具的深入講解，例如矢量分析、微分方程等，這些都是理解電磁理論必不可少的語言。同時，我傾嚮於那些能夠展現物理思想的深度和廣度的著作，例如書中對電磁場能量、動量守恒等內容的闡述，能夠幫助我構建一個更完整的物理圖像。我期待這本書能為我提供一個堅實的理論框架，讓我能夠更自信地去分析和解決各種復雜的電磁學問題。

評分☆☆☆☆☆

這本《理論物理（第三冊）：電磁學》的封麵設計就帶著一股沉甸甸的學究氣，銀灰色的底色，搭配燙金的書名，瞬間就讓我感覺迴到瞭大學課堂。我拿到書的時候，正是對電磁學理論感到一陣迷茫的時候，感覺書本中的公式和概念總是隔著一層紗，不夠通透。我翻開目錄，看到裏麵細緻的章節劃分，從靜電場到電動力學，再到電磁波的傳播，感覺內容相當充實。我特彆期待的是其中關於麥剋斯韋方程組的部分，我總覺得這個方程組是電磁學的靈魂，如果能在這裏得到更深入、更直觀的講解，那將是巨大的收獲。我還注意到書裏提到瞭“邊界條件”和“輻射理論”，這些都是我之前在其他教材中覺得比較晦澀難懂的地方，希望能在這本書裏找到清晰的脈絡。我平時不太喜歡那種空泛的理論堆砌，更希望能在概念的引入中看到物理思想的演進，以及數學工具如何巧妙地服務於物理模型的構建。這本書的排版看起來也比較緊湊，字跡清晰，沒有那種為瞭湊字數而故意拉開行距的廉價感。我拿到書後，立刻就把它放在瞭書桌最顯眼的位置，準備開始一段新的探索之旅。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我當初買這本書的時候，純粹是齣於對“理論物理”這個詞的好奇，加上“電磁學”這個聽起來就很酷的領域。我之前對物理的瞭解，可能也就停留在高中課本裏那些點電荷、磁鐵之類的簡單概念。所以，當我拿到這本《理論物理（第三冊）：電磁學》時，我內心是既期待又有點小小的忐忑。書的封麵設計倒是挺唬人，有一種“高深莫測”的感覺，讓我有點不敢輕易翻開。不過，我還是鼓足勇氣翻瞭幾頁，雖然有些地方的公式和術語我完全看不懂，但我能感覺到文字背後隱藏著一股強大的邏輯力量。我特彆留意到書中對“場”的概念的描述，感覺它不僅僅是空間的某個屬性，而是有自己的生命和行為方式。我還看到瞭一些關於“勢”的討論，這對我來說是個全新的概念，讓我很好奇它和“場”之間到底有什麼聯係，又分彆在解決什麼問題。這本書的厚度也讓我覺得內容肯定很豐富，不像那種一眼就能看完的快餐讀物。我打算慢慢地，一點一點地去啃，希望能從中體會到一些物理學的魅力，雖然我知道這可能會是個漫長而充滿挑戰的過程。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對理論物理，尤其是電磁學領域有著濃厚興趣的在讀博士生，在尋找一本能夠係統深入講解電磁學理論的書籍。在眾多選擇中，這本《理論物理（第三冊）：電磁學》以其紮實的理論基礎和廣闊的理論視野吸引瞭我。我一直認為，一個優秀的理論物理教材，不僅要清晰地闡述基本原理，更要能夠引導讀者理解這些原理的深刻含義，以及它們在更廣泛物理圖景中的地位。我特彆關注書中關於相對論性電動力學的內容，這部分往往是理解現代物理學的基礎，如果處理得當，能夠極大地提升讀者對時空與電磁場相互作用的認識。此外，我非常看重教材的例題和習題設計，它們是檢驗和鞏固學習成果的重要途徑。我期望這本書的例題能夠不僅限於基礎計算，更能展現物理思想的巧妙應用，而習題則能挑戰讀者的思維極限，促使他們進行更深層次的思考。這本書的裝幀設計相當穩重，給人一種可靠且權威的感覺，這在選擇學術著作時是一個重要的考量因素。我期待通過研讀這本書，能夠進一步深化我對電磁學理論的理解，為我的科研工作打下更堅實的基礎。