电磁学与电磁波的理论及应用(上)（15版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书是以笔者二十六年来长期教授电磁学、电磁波、天线工程与微波工程的讲义为基础，再加上多年来的教学经验，并广泛採取国外同类着作的优点编写而成。本书具有下列几项特点：

　　*以深入浅出的「白话」阐述深奥的电磁理论及其应用观念。读者在本书所看到的，是条理分明、思绪清楚的条列式观念陈述，而非一般教科书的冗言赘语。

　　*本书中重要名词均附上原文，另为了强化读者之应考与科技英文之阅读能力，本书之例题绝大多数採用英文命题。

　　*本书极适合当作大学之教科书，亦适用于青年朋友准备研究所入学考试、高普特考、技师、期中期末考，甚至硕士班与博士班的资格考。此外，本书亦可作为电机、电子、通讯、物理、光电、医工、工科、电物、大气等相关领域工程师的案头参考书。

　　*本书之例题与考题相当丰富。为方便读者研习，笔者将例题与考题分为三类：「★」、「★★」与「★★★」。建议读者，第一次研习本书时，先挑「★」研习；待基本观念娴熟后，再挥军「★★」；当实力累积一定程度时，再挑战「★★★」。
 

深入理解经典力学基石：《理论力学导论（第11版）》内容概述 本书旨在为物理学、工程学及相关领域的学生和研究人员提供一个全面、深入且严谨的理论力学基础。它不仅仅是一本介绍经典力学现象的书籍，更侧重于构建理解和解决复杂物理问题所需的数学框架和理论思维。本教材的第11版经过精心修订和更新，旨在更好地适应现代物理教育的需求，并与高等数学、线性代数及微分方程的知识体系紧密结合。 第一部分：基础概念与牛顿定律的重述 本部分首先回顾了经典力学的基本概念，但着眼于比入门教材更深入的数学结构。 1. 质点动力学基础： 我们从对空间、时间、质量和力的基本概念进行精确的数学定义开始。重点讨论了惯性系与非惯性系，特别是引入了伽利略变换下的不变量性。牛顿运动定律在直角坐标系中的应用被详尽阐述，但很快便过渡到更具普适性的坐标系，例如柱坐标系和球坐标系，并详细推导了在这些非直角坐标系中加速度和力的矢量表示，为后续使用广义坐标打下基础。 2. 动量、角动量与能量的守恒定律： 本章深入探讨了动量定理和角动量定理的微分形式和积分形式。特别强调了守恒定律的物理意义及其在分析复杂系统中的强大作用。能量部分详细讨论了功的概念，区分了保守力与非保守力，并严格推导了牛顿第二定律与能量守恒定律之间的内在联系。中心力问题被作为第一个重要应用实例，详细分析了开普勒定律的严格推导过程，展示了角动量守恒在行星运动中的决定性作用。 第二部分：拉格朗日力学——从原理到应用 理论力学的核心精髓在于其原理的简洁性与广泛适用性。本部分完全致力于建立和应用拉格朗日力学体系。 3. 虚功原理与约束系统： 本章是拉格朗日力学的基石。首先引入了“虚位移”和“虚功”的概念，并严格阐述了达朗贝尔原理，将其提升到理论力学的基本公设高度。在此基础上，详细推导了拉格朗日方程（欧拉-拉格朗日方程）的建立过程，强调了该方法如何巧妙地处理复杂的几何约束，使问题从矢量分析转化为纯粹的标量变分问题。 4. 约束的分类与广义坐标的选择： 对约束的数学描述进行了深入探讨，区分了完整约束和非完整约束、单值约束和多值约束。教材着重讲解了如何选择一组恰当的广义坐标来完全描述系统的构型空间，从而有效地减少自由度。对约束力和约束力的处理方式进行了细致的比较分析，突出了拉格朗日方法在避免计算约束力方面的优势。 5. 拉格朗日方程的应用： 本章通过一系列经典的力学模型来展示拉格朗日方法的威力。包括但不限于：单摆、双摆（作为非线性振动和混沌的初步示例）、连接的振子系统、移动底座上的振子，以及弹性体的简单模型。对于每个实例，都清晰地展示了建立拉格朗日量 $L = T - V$（动能减去势能）的步骤，并求解相应的运动方程。 6. 守恒量与诺特定理： 这是理论力学的又一高峰。本章首先介绍了守恒量在拉格朗日力学中的判定方法——循环坐标（或称似位移坐标）。随后，以严谨的数学方式引入诺特定理（Noether's Theorem），详细论证了系统的时间平移不变性对应能量守恒，空间平移不变性对应动量守恒，以及空间转动不变性对应角动量守恒。定理的证明清晰展示了理论力学中对称性与守恒律之间深刻而优雅的联系。 第三部分：哈密顿力学——相空间与正则变换 本部分将理论力学提升到更高层次的抽象与推广，引入了哈密顿力学，这对于量子力学和统计力学的理解至关重要。 7. 勒让德变换与哈密顿量： 本章是连接拉格朗日和哈密顿体系的桥梁。首先详细讲解了勒让德变换的数学操作，将速度作为自变量的拉格朗日量转换为以动量作为自变量的哈密顿量 $H(q, p, t)$。随后，系统地推导和阐述了哈密顿正则方程（一阶微分方程组），并讨论了哈密顿量在保守系统中的物理意义（通常即为系统的总能量）。 8. 泊松括号与正则变换： 本章引入了泊松括号的概念，这是分析哈密顿系统动力学演化的重要工具。通过泊松括号，可以简洁地表达运动方程，并重新审视守恒量——一个量守恒的充要条件是它与哈密顿量在泊松括号意义下是“对易的”。在此基础上，详细讨论了正则变换的理论，包括生成函数法，以及如何利用正则变换来简化哈密顿量，特别是寻找“可积”系统的解。 9. 经典力学的稳定性分析与微扰论： 在对哈密顿系统有了深入理解后，本部分开始探讨系统的稳定性。对于平衡点附近的微小扰动，引入了线性化分析。对于那些不能完全解析求解的系统，详细介绍了正则微扰论（Canonical Perturbation Theory）的基本方法，用以处理微小的、不依赖于时间或依赖于时间的微扰项对系统的影响。 第四部分：高级主题与连续介质力学基础 最后一部分将理论力学的框架推广到更复杂的系统。 10. 变分原理的深入探讨： 重新回到变分法的根源，本章探讨了更广泛的变分原理，包括作用量原理的更一般形式，以及对哈密顿-雅可比方程（Hamilton-Jacobi Equation）的推导，这被视为经典力学的终极积分形式。 11. 刚体动力学基础： 对刚体运动进行了深入分析，特别是三维刚体的转动。详细讨论了转动惯量张量（惯量椭球）的概念，以及欧拉角在描述刚体姿态中的应用。重点推导和分析了欧拉运动方程，并探讨了无力矩作用下的自由转动（如陀螺的运动）。 12. 连续介质力学的初步： 为过渡到场论奠定基础，本章简要介绍了将离散系统推广到连续介质（如流体和弹性体）的基本思路。通过引入密度和流场概念，推导出连续介质的质量守恒方程（连续性方程），并初步讨论了动量守恒在连续介质中的表现形式。 全书的编排逻辑清晰，从牛顿的直观描述，逐步过渡到拉格朗日的函数空间描述，最终到达哈密顿的相空间描述，为学生构建起一个完整、深刻且具有强大预测能力的经典物理理论体系。所有推导都力求严谨，并配有丰富的例题和习题，以巩固理论理解和计算能力。

作者简介

李长纲 博士

　　学历
　　国立台湾大学电机工程 博士

　　经历
　　大硕与TKB 26年教学经验
　　大学副教授
　　资深工程顾问

　　着作
　　电磁学与电磁波的理论及应用(上、下册)
　　电磁学与电磁波分类题库
　　公职考试讲重点【电磁学】
　　高普特考2018试题大补帖【电磁学】(99~106年试题)
　　公职人员(高＼普＼特)历届试题精解【电磁学与半导体】
　　电磁学与电磁波历届试题详解(91-92年)
 

第1章 向量分析
第2章 真空中的静电学
第3章 物质中的静电学
第4章 静电学的解法
第5章 稳态电流
第6章 真空中的静磁学
第7章 物质中的静磁学
附录
参考书籍

评分☆☆☆☆☆

我是一名对物理学充满热情，尤其是对神秘的电磁世界深深着迷的爱好者。我平日里会阅读一些科普读物，对电磁现象有了一定的了解，比如静电、电流、磁场这些基本概念，也对电磁波能传递信息感到非常神奇。但是，我感觉目前的知识水平还停留在非常浅显的层面，很多背后的原理和规律我并不清楚。例如，为什么变化的磁场会产生电场，而变化的电场又会产生磁场？电磁波究竟是如何产生的，又是如何传播的？以及为什么不同的电磁波有不同的性质和用途？这些问题一直萦绕在我的脑海里。我希望这本书能够以一种通俗易懂但又不失严谨的方式，为我揭示电磁学的奥秘。我期待它能够从最基础的原理讲起，逐步深入到电磁波的性质、传播方式以及各种实际应用，让我能够更好地理解这个丰富多彩的电磁世界。如果书中能够提供一些生动形象的比喻和图示，帮助我建立直观的认识，那就更好了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计大气，印刷质量也相当不错，拿在手里沉甸甸的，给人一种厚实可靠的感觉。我是一名初入物理研究领域的学生，对于电磁学这个基础学科一直充满敬畏又带着一丝好奇。在课程学习中，我接触到了不少关于电磁场的概念，比如法拉第定律、安培定律等等，但总觉得有些理论概念在脑海中不够清晰，缺乏一种系统性的梳理和深刻的理解。尤其是当涉及到一些复杂的数学推导和物理模型时，我常常会感到力不从心，不知道如何将抽象的公式与实际的物理现象联系起来。我一直在寻找一本能够系统性地讲解电磁学基础理论，并且能够帮助我建立起扎实知识体系的书籍。这本书的名字《电磁学与电磁波的理论及应用（上）》听起来就非常契合我的需求，封面上的“15版”字样也暗示了其经过了多年的修订和完善，内容应该足够经典和权威，能够为我打下坚实的理论基础，为我后续深入学习打下坚实基础。我希望这本书能够提供清晰的逻辑脉络，循序渐进地讲解各个概念，并辅以丰富的例题和习题，帮助我理解和掌握这些重要的物理知识，让我在电磁学领域真正做到“知其然，更知其所以然”。

评分☆☆☆☆☆

我的研究方向涉及到一些材料的电磁响应特性，这要求我对电磁理论有非常扎实的掌握，尤其是在微观层面理解电荷、电流以及磁矩等基本概念如何影响宏观的电磁行为。我手头的一些现有文献，在处理复杂介质中的电磁场行为时，往往会直接引用一些结论，而缺乏对这些结论推导过程的详细说明，这让我觉得难以深入理解其物理背景和适用条件。我一直在寻找一本能够提供详尽的理论推导，并且对各种材料的电磁特性进行深入分析的书籍。这本书的“理论”二字让我对其理论严谨性充满信心，而“应用”的标题则暗示了它与实际材料研究的关联性。我尤其希望它能够详细阐述电磁场与物质相互作用的微观机制，例如极化、磁化等现象是如何产生的，以及它们如何影响材料的介电常数、磁导率等参数。如果书中还能包含一些关于新型功能材料（如超材料、磁性材料等）的电磁学理论分析，那将对我当前的科研工作提供极大的支持。

评分☆☆☆☆☆

我是一位刚开始接触物理学的学生，对于电磁学这个领域感到既新奇又有些畏惧。课程中涉及的那些复杂的数学公式和抽象的概念，让我常常感到困惑，不知道它们究竟代表着什么物理意义，也难以理解它们是如何联系在一起的。我曾经尝试阅读一些网上找到的资料，但内容杂乱，缺乏系统性，很难建立起完整的知识框架。现在，我希望能够找到一本权威、系统、易懂的教材，帮助我打下坚实的电磁学基础。这本书的“15版”让我觉得它一定是经过了长期的打磨和改进，内容应该比较成熟和完善。我非常期待这本书能够从最基本的概念讲起，比如电荷、电场、磁场，然后逐步引导我理解电荷的运动如何产生磁场，变化的磁场又如何产生电场，最终理解电磁波的产生和传播。我希望这本书能有清晰的讲解，丰富的例题，以及必要的习题，能够帮助我巩固所学的知识，逐步建立起对电磁学理论的信心和理解。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在电子工程领域摸爬滚打多年的工程师，我一直深知电磁学理论在实际工程应用中的重要性。我们设计的天线、滤波器、通信系统，无不建立在电磁波传播和相互作用的原理之上。然而，随着技术的发展，很多新的电磁现象和应用层出不穷，仅凭经验往往难以应对。我手里现有的一些参考资料，虽然也涉及电磁学，但很多都偏向于应用层面，对于一些深层次的理论推导和物理本质的解释则显得不够深入，甚至有些知识点已经不能完全跟上最新的发展。因此，我一直在寻找一本能够兼顾理论深度和实践指导的教材。这本书的“理论及应用”的标题以及“15版”的更新频率，让我对其内容充满了期待。我希望它能帮助我温故而知新，巩固和拓展我在电磁学基础理论方面的知识，特别是关于电磁波的产生、传播、辐射以及与物质相互作用的机理，能够有更深刻的理解。如果书中能够对一些前沿的电磁学应用，比如5G通信、射频识别、电磁兼容性设计等，提供一些基于扎实理论的分析和指导，那将对我个人的技术提升具有极大的帮助。