电磁学与电磁波的理论及应用(下)（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「★★★」。
 

经典力学导论：从牛顿定律到拉格朗日与哈密顿体系 本书面向对象： 物理学、工程学、数学等相关专业本科高年级学生、研究生，以及希望系统回顾和深入理解经典力学基础的专业人士和研究人员。 内容概述： 《经典力学导论：从牛顿定律到拉格朗日与哈密顿体系》旨在提供一个全面、严谨且富有洞察力的经典力学框架。全书以牛顿力学为起点，逐步深入到更具普适性和数学优雅性的拉格朗日力学和哈密顿力学体系。本书强调物理概念的清晰阐述与数学工具的熟练运用相结合，旨在帮助读者建立起对宏观物体运动规律的深刻理解，并为后续学习更高级的理论物理（如量子力学、场论）奠定坚实的基础。 全书共分为三大部分，共计十五章。 --- 第一部分：牛顿力学基础与运动的描述（第1章至第5章） 本部分致力于巩固读者对经典力学基石——牛顿运动定律的理解，并引入描述复杂系统运动所需的初步数学工具。 第1章：空间、时间与运动 本章首先界定了伽利略时空观的基本假设，探讨了惯性参考系的概念及其物理意义。详细讨论了质点的位移、速度和加速度的矢量描述，并引入了定性分析运动轨迹的方法。本章着重阐述了参考系之间的伽利略变换，并初步探讨了非惯性系下的表观力（如惯性力）。 第2章：牛顿定律与守恒定律 核心章节，系统阐述了牛顿第一、第二和第三定律的物理内涵和适用范围。重点分析了动量（线性动量和角动量）的概念，并基于牛顿第二定律推导出线性动量守恒和角动量守恒定律。对保守力、势能的概念进行了首次引入，并阐述了机械能守恒定律在分析功和能量转化中的核心作用。 第3章：简谐振动与微扰理论初步 本章聚焦于最基本的一维系统——简谐振动（SHM）。深入分析了简谐振动的特点、周期和能量。随后，扩展到阻尼振动和受迫振动，通过解析求解微分方程，展示了共振现象的物理机制。为后续处理复杂系统，本章引入了微小扰动分析的初步方法，如利用泰勒展开处理非线性势能项。 第4章：刚体运动的描述 本章将分析对象从质点扩展到宏观的刚体。详细介绍了刚体的运动状态（平移与转动），质心概念的定义和性质。深入探讨了刚体的转动惯量，并推导了刚体转动相关的角动量定理。通过分析定轴转动和绕定点的自由转动，为理解陀螺仪等设备的工作原理打下基础。 第5章：牛顿引力定律与中心力场 本章应用牛顿定律分析引力问题。详细阐述了万有引力定律，并将其应用于计算行星和卫星的轨道运动。重点分析了中心力场的性质，通过定解开普勒问题，展示了椭圆、抛物线和双曲线轨道的几何性质。本章末尾将引出对积分常量的物理解释，为过渡到更一般的积分方法做准备。 --- 第二部分：变分原理与拉格朗日力学（第6章至第10章） 本部分是全书的转折点，引入了物理学中最为优美的工具之一——变分法，并以此构建起更具一般性的拉格朗日力学框架。 第6章：变分原理与欧拉-拉格朗日方程 本章从变分法的基本概念出发，定义了泛函及其变分。详细推导了泛函极值条件的必要条件——欧拉-拉格朗日方程（Euler-Lagrange Equation）。随后，将这一数学工具应用于物理系统，阐明了最小作用量原理（或称哈密顿原理）作为经典力学的基本假设。 第7章：广义坐标与拉格朗日方程的建立 本章的核心是引入广义坐标（Generalized Coordinates）的概念，阐明其在处理约束系统中的优越性。基于广义坐标和速度，定义了系统的动能 $T$ 和势能 $V$，进而构建出拉格朗日函数 $L = T - V$。严格推导了在广义坐标下描述系统动力学的拉格朗日方程，并展示了其如何自动满足（或规避）约束力的求解。 第8章：守恒量与诺特定理的初步应用 在拉格朗日框架下，本章重新审视守恒定律。通过分析拉格朗日函数对时间、广义坐标的依赖性，导出了循环坐标（Cyclic Coordinates）的概念，并证明了对应广义动量守恒的定理。虽然尚未引入群论，但本章为诺特定理（Noether's Theorem）的物理直观理解提供了基础。 第9章：拉格朗日力学在特定系统中的应用 通过一系列典型的物理实例，巩固拉格朗日方法的掌握程度。包括：多级摆（如双摆，展示其复杂的非线性动力学）、滑动在弯曲表面上的粒子、变质量系统（如火箭运动），以及电磁场中的带电粒子（引入电磁场的矢量势 $mathbf{A}$ 和标量势 $phi$ 到拉格朗日函数中的构建）。 第10章：刚体运动的拉格朗日描述 将拉格朗日方法应用于刚体转动，使用欧拉角作为描述刚体姿态的广义坐标。推导出欧拉刚体运动方程，并分析了陀螺进动（Precession）、章动（Nutation）等复杂现象的拉格朗日分析方法，揭示了其与牛顿力学描述的内在一致性。 --- 第三部分：哈密顿力学与现代物理的桥梁（第11章至第15章） 本部分将系统从状态空间（坐标和动量）的角度重新描述经典力学，即哈密顿力学，这是通往统计力学和量子力学不可或缺的桥梁。 第11章：勒让德变换与哈密顿函数的构造 本章作为从拉格朗日到哈密顿的过渡，详细介绍了勒让德变换（Legendre Transformation）在物理学中的应用。定义了广义动量 $p_i = partial L / partial dot{q}_i$，并构建出哈密顿函数 $H(q, p, t) = sum_i p_i dot{q}_i - L$。讨论了在保守系统下 $H$ 等于总能量的物理意义。 第12章：哈密顿正则方程与相空间 推导出哈密顿正则方程（Hamilton's Canonical Equations），这是一个由 $2N$ 个一阶微分方程组成的方程组，相比于拉格朗日方程（$N$ 个二阶方程）的优势。引入相空间（Phase Space）的概念，并将系统运动描述为相空间中的一条轨迹。 第13章：泊松括号与正则变换 本章深入探讨哈密顿力学的代数结构。定义了泊松括号（Poisson Brackets）及其性质，展示了其在时间演化方程中的作用。随后，引入正则变换的概念，并利用泊松括号分析正则变换的生成函数，阐明了保持哈密顿方程形式不变的坐标变换的条件。 第14章：汉密顿-雅可比方程与守恒量 本章将泊松括号与最小作用量原理相结合，导出了汉密顿-雅可比（Hamilton-Jacobi, HJ）方程。该偏微分方程（一阶的，但通常难以解析求解）提供了一种通过求解一个标量函数 $S(q, alpha, t)$ 来一次性积分所有运动方程的方法。通过HJ方程，系统地识别出所有守恒量。 第15章：可积系统与微扰的推广 本章总结性地探讨了可积系统（Integrable Systems）的特征——即拥有足够多（N个）的独立守恒量。简要讨论了与正则变换相关的李雅普诺夫（Liouville）积分法，并对非微扰哈密顿系统在小扰动下的行为进行了定性分析，为研究混沌动力学留下了接口。 --- 本书特色： 1. 严格的数学基础： 每一个物理概念的引入都伴随着严谨的数学推导，特别是对变分法和勒让德变换的深入讲解。 2. 层次分明： 从最直观的牛顿力学平滑过渡到抽象的哈密顿力学，确保读者能够理解每一步理论的必要性和优越性。 3. 丰富的实例： 习题和例题设计精巧，覆盖了经典力学中所有核心物理模型。 本书致力于构建一个完整、自洽且具有深度和广度的经典力学理论体系。

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8章 磁电感应(Electromagnetic Induction)
第9章 马克斯威尔方程式
第10章 均匀平面波(Uniform Plane Waves)
第11章 均匀平面波的合成
第12章 传输线
第13章 波导与共振腔
第14章 天线(Antenna)
附录
参考书籍

评分☆☆☆☆☆

我不得不承认，《电磁学与电磁波的理论及应用（下）》（15版）这本书给我带来了前所未有的学习体验。它的深度和广度都超出了我的预期。书中关于电磁波在空间中的传播，特别是对诸如斯托克斯定理、散度定理等矢量分析工具的运用，以及如何利用这些工具来求解复杂的电磁场问题，让我印象深刻。我以前一直觉得这些数学工具只是干巴巴的公式，但这本书通过将它们应用于实际的电磁场求解，让我看到了它们的强大力量。而且，书中在介绍一些关键理论时，例如坡印廷矢量和电磁能量守恒定律，都会详细阐述其物理含义和推导过程，这对于培养我的物理直觉至关重要。甚至对于一些工程应用，如高频传输线理论中的信号完整性问题，书中也给出了相当详尽的讨论，并提供了相关的计算方法。虽然有些章节的数学推导相当复杂，需要我花费不少时间去理解，但整体而言，这本书帮助我构建了一个更加全面和深刻的电磁学知识框架。

评分☆☆☆☆☆

我最近终于啃完了这本《电磁学与电磁波的理论及应用（下）》（15版），说实话，这绝对是一次挑战，但也收获颇丰。这本书的内容厚重得像是块砖头，但每翻过一页，感觉自己对物理世界的理解就又深入了一层。尤其是在涉及到复杂电磁场边界条件和微波工程部分时，作者的阐述方式真是既严谨又富有启发性。一开始我还有点担心会陷入纯粹的数学推导而失去物理直觉，但庆幸的是，书中穿插了大量的实例分析，比如天线的辐射特性、传输线的阻抗匹配，甚至是光学器件的电磁原理，这些都让抽象的理论变得生动起来。而且，书中对于某些概念的引入，例如波导的模式分析，并非直接给出最终公式，而是循序渐进地引导读者去推导，这种“授人以渔”的方式让我印象深刻。虽然某些章节的公式数量庞大，让我一度需要停下来反复推敲，但一旦理解了背后的物理意义，那些复杂的数学表达就显得清晰明了了。总的来说，这是一本真正能让你“学进去”的书，它不仅仅是知识的搬运工，更像是你通往深层理解的引路人，需要耐心和投入，但回报绝对是巨大的。

评分☆☆☆☆☆

这本《电磁学与电磁波的理论及应用（下）》（15版）简直是我的“救命稻草”！之前我对高频电磁波的理解一直停留在模糊的概念阶段，但读了这本书之后，感觉豁然开朗。特别是关于电磁波在不同介质中的传播特性，以及与之相关的反射、折射和衍射现象，书中的图示和推导都非常到位。我尤其欣赏作者在讲解复杂概念时，会用一些非常贴近实际生活的类比，虽然听起来可能有些“接地气”，但却极大地降低了理解的门槛。比如，在解释集肤效应时，作者用了水流在管道中流动的例子，虽然原理不同，但那种“电流只在导体表面流动”的直观感受就建立起来了。而且，书中的一些章节还涉及到数值仿真的基础，这对于我这种需要做一些仿真工作的学生来说，简直是福音。虽然我还没完全消化里面的所有内容，但光是理解了像均匀平面波、电磁波的能量和动量这些基础概念，就觉得受益匪浅。这本书让我觉得，电磁学不再是遥不可及的理论，而是触手可及的物理现象。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，《电磁学与电磁波的理论及应用（下）》（15版）这本书在我的书架上占了很重要的位置，它给了我一个重新审视自己学习方法的契机。这本书的特点在于，它并非简单的知识堆砌，而是着重于理论的内在逻辑和相互联系。例如，当讲到电磁波的辐射时，它会回溯到麦克斯韦方程组，解释辐射的根源，然后再引申到偶极子辐射、环形天线等具体模型，这种从根源到应用的讲解方式，让我在理解的过程中，能够建立起完整的知识体系。让我感到惊喜的是，书中对一些“难题”的处理，例如在涉及非均匀媒质和复杂边界时的电磁场分析，作者并没有回避其复杂性，而是通过引入一些巧妙的数学工具，如格林函数法，并辅以详细的推导步骤，让我有机会去接触和学习这些高级的分析手段。虽然在阅读过程中，我需要反复查阅参考文献，并且需要花费大量时间来消化每个章节的精髓，但每一次的“顿悟”都让我对电磁学这个领域产生了更深的敬畏和好奇。

评分☆☆☆☆☆

我最近把《电磁学与电磁波的理论及应用（下）》（15版）这本书读完了，这绝对是一次“烧脑”但收获满满的旅程。这本书的精髓在于它对电磁理论的深刻挖掘和对实际应用的广泛覆盖。例如，在讲解电磁波与物质的相互作用时，它会深入分析介质的电导率、介电常数和磁导率对波传播的影响，以及由此产生的吸收、衰减和色散现象，这些内容对于理解雷达、通信系统等应用至关重要。让我特别欣赏的是，书中对于一些前沿性的课题，如超材料的电磁响应和纳米尺度下的电磁现象，也有涉及，虽然只是初步介绍，但已经让我看到了电磁学未来的发展方向。而且，书中对于数学模型的选择和应用，比如在处理散射问题时引入的里茨-基尔霍夫近似，以及在分析阵列天线时使用的傅立叶变换方法，都展现了其理论的实用性和有效性。虽然我还有很多内容需要进一步消化和理解，但这本书无疑为我打开了一扇通往更深层电磁学世界的大门。