电磁学天堂祕笈：轻松解析最实用的马克士威方程式 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

原文作者： Daniel Fleisch

图书标签:

• 电磁学
• 马克士威方程
• 物理学
• 电磁场
• 理论物理
• 大学物理
• 学习指南
• 解题技巧
• 科普
• 电磁学基础

　　马克士威方程式是有史以来最具影响力、最实用的方程式，
　　是我们每天都在使用的电子科技产品的基石！

　　所有电磁学理论的内容，都包含在马克士威方程式中。──费曼
　　马克士威的理论是自牛顿以来，最出色、最有影响力的理论。──爱因斯坦
　　马克士威电磁方程式……包罗一切光、电的现象，是更高一个层次的美。──杨振宁

　　在所有名声响亮的科学方程式当中，
　　马克士威方程式可说是有史以来最具影响力、最实用的方程式，
　　是我们每天都在使用的电子科技产品的基石。

　　马克士威方程式包含四道着名的方程式：
　　电场的高斯定律、磁场的高斯定律、
　　法拉第定律、以及安培－马克士威定律。

　　在这本《电磁学天堂祕笈》里，
　　每一道方程式都是单独一章的主题，
　　作者夫雷胥教授用简单易懂的语言，
　　仔细拆解方程式中每一个符号的物理意义，
　　清晰描述各个方程式的积分形式与微分形式，
　　并且提供解题的范例。

　　你不需要读过几百页的物理教科书或电磁学教科书，
　　就能得到电磁学最主要的观念。
 

作者简介

夫雷胥 Daniel Fleisch

　　美国俄亥俄州Wittenberg大学物理系副教授。研究专长包括雷达截面的测量，雷达系统分析、以及穿透地层雷达。他是美国物理学会（APS）、美国物理教师学会（AAPT）、电机电子工程师学会（IEEE）的会员。

译者简介

郑以祯

　　台大物理系退休名誉教授。台大学士、美国Cornell大学博士。曾任交大电子物理系、台大物理系教授三十余年。研究专长为理论固态物理。着有大学教科书《巨观与统计热力学》，并译为英文版发行。另译有《费曼物理学讲义II》第1册。
 

序　有史以来最重要的方程式
志谢

第1章　电场的高斯定律
1.1　高斯定律的积分形式
电场
点积
单位法线向量
电场垂直于表面的分量
面积分
向量场的通量
穿过一¬个封闭表面的电通量
被包围的电荷
真空介电系数
高斯定律的应用（积分形式）
1.2　高斯定律的微分形式
Nabla，也叫做del 算符
散度（del后面接）
电场的散度
高斯定律的应用（微分形式）
习题

第2章　磁场的高斯定律
2.1 　高斯定律的积分形式
磁场
穿过一个封闭表面的磁通量
高斯定律的应用（积分形式）
2.2　高斯定律的微分形式
磁场的散度
高斯定律的应用（微分形式）
习题

第3章　法拉第定律
3.1　法拉第定律的积分形式
感应电场
线积分
向量场的路径积分
电场的环流
通量的变化率
冷次定律
法拉第定律的应用（积分形式）
3.2　法拉第定律的微分形式
旋度（del后面接×）
电场的旋度
法拉第定律的应用 （微分形式）
习题

第4章　安培－马克士威定律
4.1　安培－马克士威定律的积分形式
磁场的环流
真空磁导率
被包围的电流
通量的变化率
安培－马克士威定律的应用（积分形式）
4.2　安培－马克士威定律的微分形式
磁场的旋度
电流密度
位移电流密度
安培－马克士威定律的应用（微分形式）
习题

第5章　从马克士威方程式到波动方程式
散度定理
斯托克斯定理
梯度
一些有用的恆等式
波动方程式
附录
附录A　在物质中的马克士威方程式
附录B　坐标系复习
附录C　习题解答
附录D　参考书籍
附录E　中英名词对照
附录F　英中名词对照

序    

有史以来最重要的方程式

　　这本《电磁学天堂祕笈》有一个目的：帮助你去了解，在所有科学中，四个最有影响力的方程式。假如你需要马克士威方程式（Maxwell's equations）的威力的证言，请看看你的周围，收音机、电视、雷达、无线网际网路的使用、以及蓝牙（Bluetooth）技术等等，都是以电磁场为基础的当代技术的一些例子。物理世界的读者选择了马克士威方程式是「有史以来最重要的方程式」，一点都不令人惊讶。

　　这本《电磁学天堂祕笈》和其他至少有几十本电磁学方面的书，有什么不同呢？最重要的是，《电磁学天堂祕笈》只专注在马克士威方程式，所以你不需要读过几百页相关的话题，就能得到最主要的观念。这使得《电磁学天堂祕笈》有更多的空间，去对最重要的相关特征，做深入的解释，例如以电荷为根基的电场与感应电场的差别，散度和旋度的物理意义，以及每一个方程式的积分和微分形式的用处。

　　你也会发现，《电磁学天堂祕笈》表现的方式和别的书有很大的不同。每一章的开始，都会有一个马克士威方程式的「大字版」，方程式当中每一项的意义都很清楚的写出来。

　　假如你已经学过马克士威方程式，而你只是想快速的复习，则这个大字版的公式可能就可以满足你的需要。

　　但是，假如你对马克士威方程式的任何方面有不清楚的地方，你会发现，在大字版的公式后面的章节中，每一个符号都有仔细的解释（包括数学的算符）。所以，假如你不是很确定在高斯定律中 的意义，或者不明白为何只有被包围的电流对磁场的环流有贡献，你将会很想要去读这些章节。

　　做为一本学生的指南，《电磁学天堂祕笈》还提供有另外两个资源，用来帮助你了解及应用马克士威方程式：一个互动式的网站（网址：www4.wittenberg.edu/maxwell/#），以及一系列可下载播放的网路「播客」（podcast）语¬音讲解。在网站上（以及中文版的附录），你可以找到本书习题中的每一道题目的完整解答，并以互动式提供，这是说，你能够马上看到全部的解答，或者你可以要求一系列有用的提示，然后引导你去找出最后的答案。假如你是一个喜欢用听的（而不想只是用读的）来学习的人，语音的讲解就很适合你。这些MP3档案会伴着你读过本书的每一章，指出重要的细节，并提供关键观念的进一步解释。

　　《电磁学天堂祕笈》这本书适合你吗？假如你是学科学或工程的学生，而所读的教科书中有用到马克士威方程式，你却对这些方程式的意义不是很清楚，或者不知道如何去运用，那么《电磁学天堂祕笈》就很适合你。在这种情形时，你需要阅读本书，听一听网站所提供的英语声音讲解，做做本书的例题以及习题的题目，然后才去考如GRE等学力测验。或者，假如你是研究生，要为资格考做复习，这本书以及所提供的附加材料，可以帮助你来做准备。

　　假如你不是学习科学的大学生或研究生，而是一个好奇的年轻人，或者是好学的年长者，想要多学一点电场和磁场的知识，《电磁学天堂祕笈》将介绍给你四个方程式，它们是你每天都在用的大部分科技的基础。

　　《电磁学天堂祕笈》的解说是一种非正式的型态，其中的数学严谨度只保持到「并不妨碍你了解马克士威方程式所含的物理意义」。你可以找到许多物理的类比，例如，电场与磁场的通量和实际流体的流动的比较。马克士威（James Clerk Maxwell）特别热心这种思考方法，他小心的指出，类比的有用并不是因为量的相像，而是因为相对应的量之间的关系。所以在一个静电场中，虽然实际上并没有东西在流动，你可能发现：水龙头（流体流动的源头）以及正电荷（电场线的源头）之间的类比，在了解静电场的性质时非常有用。

　　最后，对本书所讨论的四个马克士威方程式，我要做个说明：

　　你可能会很惊讶的发现，马克士威完成他的电磁学理论时，他得到的不是四个方程式，而是二十个方程式，这些方程式都在描述电场与磁场。后来是英国的黑维塞（Oliver Heaviside）以及德国的赫兹（Heinrich Hertz）在马克士威死后二十年，集合并简化了这些方程式，而成为目前的这四个。今天我们叫这四个方程式：电场的高斯定律、磁场的高斯定律、法拉第定律、安培—马克士威定律为马克士威方程组。因为这四个定律目前已广泛的定义为马克士威方程式，所以在本书中，你只会找到这四个方程式的解说。
 

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，《电磁学天堂秘笈：轻松解析最实用的马克士威方程式》，立刻就抓住了我的眼球。作为一名对物理充满好奇，但又常被繁复数学公式困扰的学生，我一直渴望有一本能够真正“化繁为简”的书籍来引导我。马克士威方程式，对于我而言，一直是一个遥远且有些令人生畏的存在，它们的深邃与重要性我早已知晓，但真正理解其精髓却显得异常困难。这本书的承诺，即“轻松解析”，让我看到了曙光。我期待这本书并非简单地罗列公式，而是能够用一种极其生动、富有洞察力的方式，为我揭示这些方程背后的物理世界。我设想书中会包含大量的插图，用直观的图形来展示电场线、磁感线以及电磁波的传播过程，帮助我建立起对这些抽象概念的感性认识。同时，我希望作者能够分享一些实用的解题技巧，以及如何运用马克士威方程式来解决实际工程问题，例如设计天线、理解电磁干扰等。如果书中还能提供一些小型的、可操作的实验演示，让我能够亲手去验证某些理论，那将是极大的提升学习体验。

评分☆☆☆☆☆

收到这本《电磁学天堂秘笈》的时候，我内心是充满好奇与期待的。从书名上看，它似乎并不像市面上那些枯燥乏味的教科书，而是更偏向于一种“秘笈”般的探索，直指电磁学中最核心、也最实用的马克士威方程式。我个人一直对这些方程组所蕴含的物理规律感到着迷，它们如同描述宇宙运行的咒语，却又常常因为其数学上的复杂性而难以企及。这本书的承诺——“轻松解析”，让我看到了希望。我期待它能巧妙地将抽象的数学符号转化为具象的物理概念，让学习过程不再是枯燥的公式推导，而是充满趣味性的探索之旅。书中是否会融入历史的视角，介绍马克士威方程式的诞生过程，以及那些为之做出贡献的伟大科学家们的故事？这对我来说会非常有吸引力，因为了解背景往往能帮助更好地理解理论。此外，我非常希望书中能有大量的图示和仿真模拟，用可视化的方式展示电场、磁场以及电磁波的动态变化，这样就能让那些原本抽象的概念变得触手可及。如果它能提供一些实际生活中的应用案例，比如解释收音机如何接收信号，或者微波炉如何加热食物的原理，那将是对理论知识的极佳巩固。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名听起来就很有吸引力，仿佛打开了一扇通往电磁学奥秘的大门。我一直觉得电磁学是个既迷人又充满挑战的领域，尤其是那些复杂的马克士威方程组，常常让人望而却步。这本书的副标题“轻松解析最实用的马克士威方程式”给了我极大的信心，让我觉得即使我是电磁学领域的初学者，也能在这本书的指引下，拨开迷雾，领略其中的精妙。我特别期待书中能够用通俗易懂的语言，结合生动形象的比喻和实例，将那些抽象的数学公式具象化，让我能够真正理解其物理含义，而不仅仅是死记硬背。我想象着书中会有一章专门讲解如何从宏观现象入手，一步步推导出马克士威方程组，再通过实际应用案例，展示这些方程在现代科技中的重要性，比如无线通信、电磁波的传播，甚至是一些前沿的物理研究。如果书中还能包含一些有趣的思考题或者小实验，那就更完美了，这样我就可以边学边练，加深理解。总而言之，我希望这本书能成为我学习电磁学的得力助手，让我真正爱上这个学科，并能自信地应对未来可能遇到的各种电磁学难题。

评分☆☆☆☆☆

我一直对电磁学这个领域非常着迷，尤其是马克士威方程式，感觉它们是揭示宇宙奥秘的一把金钥匙。然而，对于我这样的非专业人士来说，理解这些复杂的数学公式一直是巨大的挑战。所以，当看到《电磁学天堂秘笈》这本书名时，我立刻被吸引住了，特别是“轻松解析最实用的马克士威方程式”这句话，简直是为我量身打造的。我希望这本书能够用一种非常接地气的方式，将那些抽象的物理概念变得触手可及，避免使用过于晦涩的术语和复杂的数学推导。我非常期待书中能够有大量的类比和生活实例，将电场、磁场和电磁波的特性用我们熟悉的事物来解释，比如用水流来类比电流，用涟漪来类比电磁波的传播。同时，我希望书中能够强调马克士威方程式的“实用性”，展示它们是如何在现代科技中发挥着不可替代的作用，比如手机通信、无线充电、雷达探测等等。如果书中还能提供一些简单的趣味实验，让我可以在家就能亲身体验电磁学的魅力，那就太棒了。总之，我希望这本书能够成为我通往电磁学世界的“绿色通道”，让我能够自信地拥抱这个迷人的学科。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，学习任何一门学科，最关键的在于找到那把能打开知识宝库的“钥匙”，而《电磁学天堂秘笈》的书名，恰恰给了我这样的感觉。特别是“轻松解析最实用的马克士威方程式”这句话，让我对这本书充满了信心。马克士威方程式，在我看来，是电磁学这门学科的“圣经”，它们简洁却包罗万象，描绘了电磁现象的根本规律。然而，要真正理解并运用它们，绝非易事。我希望这本书能够提供一种全新的视角，不同于传统的教科书式讲解。也许是通过大量的类比，将复杂的电磁场概念比作生活中我们熟悉的事物，从而降低理解门槛。或者，书中会循序渐进地引导读者，从最基础的电荷和电流的概念出发，逐步建立起对电场和磁场的直观认识，然后再引入马克士威方程组的各项内容。我尤其期待书中能详细讲解每个方程的物理意义，以及它们之间是如何相互关联、相互作用的。此外，如果书中能够穿插一些历史上电磁学发展过程中的重要实验和发现，比如法拉第的感应定律，以及这些实验如何最终促成了马克士威方程式的形成，那将非常有启发性。