伯克利物理学教程(SI版) 第2卷电磁学(翻译版•原书第3版)——Edward M. Purcell, David J. Morin--机械工业出版社

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装订：精装

编辑：张金奎

开本：16(B5)

出版日期： 2018-04-04

字数：916 千字

最新版印次：1-6

最新印次时间：2024-05-28

定价：188.0

cip：2017169227

图书简介

50年来，EdwardM.Purcell的经典教科书向学生们展示了电场和磁场的世界。第3版又做了更新，统一使用国际标准单位（SIunits），新增了数以百计的新实验、新问题、新数据，另外一个特点就是增加了物理在实际生活中应用的内容。这本教科书涵盖了所有的电磁场方面的知识点，包括静电学、磁场、电流、电磁波，以及物质中的电磁场，等等。用现代的方法来看，磁场的产生是相对论作用的结果。随着物理知识的深入，引入了数学概念和公式，这使得物理的阐述过程更加清晰。讲述的宏观物理现象由基础的微观物理严格导出。有用的例子、几百个图解说明、将近600道章后思考题和习题，使得这本书成为电磁学课程的理想教材。教师们可以在www.cambridge.org/Purcell-Morin上找到“练习”对应的答案。

作者信息

Edward M. Purcell, 分别在其科研成果、教育以及市民工作方面被授予了很多奖励。1952年，他因为发现了液体和固体的核磁共振现象而获得诺贝尔物理学奖，通过核磁共振，可以简单、精准地确定有多种用途的基础材料的化学结构，包括磁共振成像的材料（ＭＲＩ）。在他的事业生涯中，曾经分别做过艾森豪威尔总统、肯尼迪总统以及约翰逊总统的技术顾问。 David J. Morin, 哈佛大学物理系的讲师，大学生研究会的副董事。他也是教科书《经典力学导论》（剑桥大学出版社，2008）的作者。

章节目录

中译本再版前言
“伯克利物理学教程” 序
“伯克利物理学教程” 原序（一）
“伯克利物理学教程” 原序（二）
第３版前言
第２版前言
第１版前言
第１章　静电学：电荷与电场１
　１１　电荷１
　１. ２　电荷守恒定律３
　１. ３　电荷的量子性４
　１. ４　库仑定律６
　１. ５　电荷系统的能量１０
　１. ６　晶格中的电能１３
　１. ７　电场１５
　１. ８　电荷分布１８
　１. ９　通量２０
　１. １０　高斯定理２２
　１. １１　球形对称分布电荷的电场２５
　１. １２　线电荷的电场２７
　１. １３　无限大带电平面的电场２８
　１. １４　电荷层的受力３０
　１. １５　电场的能量３２
　１. １６　应用３５
　本章总结３７
　习题３７
　练习４３
第２章　电势５２
　２. １　电场的线积分５２
　２. ２　电势差和电势函数５４
　２. ３　标量函数的梯度５７
　２. ４　从电势推导出电场５８
　２. ５　分布电荷的势能５９
２. ６　均匀带电圆盘６１
　２. ７　偶极子６５
　２. ８　矢量函数的散度７０
　２. ９　高斯定理和高斯定理的微分
形式７２
　２. １０　笛卡儿坐标系中的散度７４
　２. １１　拉普拉斯算符７７
　２. １２　拉普拉斯方程７９
　２. １３　物理和数学的差别８０
　２. １４　矢量函数的旋度５８１
　２. １５　斯托克斯定理８４
　２. １６　笛卡儿坐标系中的旋度８５
　２. １７　旋度的物理意义８７
　２. １８　应用９２
　本章总结９４
　习题９５
　练习１０１
第３章　导体的电场１０９
　３. １　导体和绝缘体１０９
　３. ２　静电场中的导体１１０
　３. ３　静电场中的普遍问题和唯一性
定理１１６
　３. ４　镜像电荷１２０
　３. ５　电容和电容器１２５
　３. ６　几种导体上的电势和电荷１２９
　３. ７　电容器的储能１３２
　３. ８　对于边值问题的几种其他
观点１３４
　３. ９　应用１３５
　本章总结１３６
　习题１３７
　练习１４３
第４章　电流１５４
　４. １　电流和电流密度１５４
　４. ２　稳恒电流和电荷守恒１５６
　４. ３　电导率和欧姆定律１５８
　４. ４　电导的物理意义１６４
　４. ５　金属的电导１７１
　４. ６　半导体１７３
　４. ７　电路和电路元件１７７
　４. ８　电流的能量损耗１８１
　４. ９　电动势和伏打电池１８１
　４. １０　含有多个电压源的电路１８５
　４. １１　阻容电路中的电流１８８
　４. １２　应用１９１
　本章总结１９４
　习题１９４
　练习１９９
第５章　运动电荷的电场２０６
　５. １　从奥斯特到爱因斯坦２０６
　５. ２　磁力２０８
　５. ３　运动电荷的测量２１０
　５. ４　电荷不变性２１２
　５. ５　不同参考系下的电场测量２１５
　５. ６　匀速运动的点电荷的场２１９
　５. ７　变速运动的点电荷的场２２４
　５. ８　作用于运动电荷的力２２６
　５. ９　运动电荷之间的相互作用２３０
　本章总结２３８
　习题２３８
　练习２４０
第６章　磁场２４５
　６. １　磁场的定义２４５
　６. ２　磁场的一些性质２５３
　６. ３　矢势２５９
　６. ４　任意载流导线的磁场２６２
　６. ５　线圈的磁场２６５
　６. ６　载流薄平板的Ｂ的变化２６９
　６. ７　场之间如何转化２７３
　６. ８　罗兰实验２８０
　６. ９　磁场中的电传导：霍尔效应２８１
　６. １０　应用２８３
　本章总结２８７
习题２８８
　练习２９４
第７章　电磁感应３０３
　７. １　法拉第的发现３０３
　７. ２　均匀磁场中运动的导体棒３０６
　７. ３　非均匀磁场中运动的导线
回路３０８
　７. ４　场源移动情况下的静止回路３１５
　７. ５　电磁感应定律３１６
　７. ６　互感３２１
　７. ７　互易定理３２３
　７. ８　自感３２５
　７. ９　电路中的自感现象３２７
　７. １０　磁场中的储能３２９
　７. １１　应用３３０
　本章总结３３４
　习题３３４
　练习３３９
第８章　交变电路３４５
　８. １　谐振电路３４５
　８. ２　交流电３５０
　８. ３　复指数解３５７
　８. ４　交流电路３６０
　８. ５　导纳和阻抗３６２
　８. ６　交流电路的功率和能量３６９
　８. ７　应用３７２
　本章总结３７４
　习题３７４
　练习３７７
第９章　麦克斯韦方程组
和电磁波３８２
　９. １　缺少了什么３８２
　９. ２　位移电流３８５
　９. ３　麦克斯韦方程组３８７
　９. ４　电磁波３８９
　９. ５　其他波动形式；波的叠加性３９１
　９. ６　电磁波传输的能量３９４
　９. ７　不同参考系下波的表现形式３９９
　９. ８　应用４００
本章总结４０２
　习题４０３
　练习４０５
第１０章　物质内部的电场４０９
　１０. １　电介质４０９
　１０. ２　电荷分布的矩４１３
　１０. ３　偶极子的电场和电势４１７
　１０. ４　外电场作用于偶极子的力矩
和力４１８
　１０. ５　原子和分子的偶极子；感应
偶极矩４２０
　１０. ６　永久偶极矩４２３
　１０. ７　极化物质引起的电场４２５
　１０. ８　电容器的另一种解释４３０
　１０. ９　极化球体的电场４３３
　１０. １０　均匀场中的电介质球４３６
　１０. １１　电介质中电荷的电场，高斯定律
４３７
　１０. １２　电介质的微观表征４４１
　１０. １３　变化场中的极化４４３
　１０. １４　束缚电荷的电流４４４
　１０. １５　电介质中的电磁波４４６
　１０. １６　应用４４８
　本章总结４４９
　习题４５０
　练习４５２
第１１章　物质中的磁场４５８
　１１. １　各种物质对磁场的响应４５８
　１１. ２　不存在磁“荷” ４６２
　１１. ３　电流回路的场４６４
　１１. ４　外场中偶极子受的力４６８
　１１. ５　原子中的电流４７２
　１１. ６　电子自旋和磁矩４７７
　１１. ７　磁化率４８０
　１１. ８　磁化物质引起的磁场４８１
　１１. ９　永磁体的磁场４８５
　１１. １０　自由电流和磁场强度Ｈ４８８
１１. １１　铁磁性４９２
　１１. １２　应用４９７
　本章总结４９９
　习题５００
　练习５０１
第１２章　习题解答５０８
　１２. １　第１章５０８
　１２. ２　第２章５３０
　１２. ３　第３章５５１
　１２. ４　第４章５７０
　１２. ５　第５章５８４
　１２. ６　第６章５８８
　１２. ７　第７章６０８
　１２. ８　第８章６１９
　１２. ９　第９章６２９
　１２. １０　第１０章６３７
　１２. １１　第１１章６４５
附录Ａ　国际标准单位制（ＳＩ）
和高斯单位制的区别６５１
附录Ｂ　ＳＩ单位制中的常用
物理量６５６
附录Ｃ　单位的转换６６０
附录Ｄ　ＳＩ和高斯单位制中的
公式６６４
附录Ｅ　ＳＩ和高斯单位之间的
准确关系６７３
附录Ｆ　曲线坐标系６７５
附录Ｇ　狭义相对论简介６８５
附录Ｈ　加速电荷辐
射出的场６９１
附录Ｉ　超导６９４
附录Ｊ　磁共振６９７
附录Ｋ　一些实用的公
式／事实７００

前言/序言展开 + 收缩 —

第３版前言 50年来，物理专业的学生们已经习惯了使用这本书的前两版来学习电磁学。这一版本的出版是希望能够跟上时代的趋势，所以对书里的一些内容做了更新，同时也添加了一些新的内容。相比于第2版，第3版的明显改变在于： (1)书里的高斯单位制都改成了国际单位制； (2)书中添加了很多已经解决了的问题和例子。做出第一个改变是因为现在大多数关于电磁学的课程都是使用国际单位制教授的。第2版已经停止了印刷，我们伤心地看着这样一本好书就这样逐渐消失，因为它和这个科目现在的教授方式不相兼容。当然，在预备课程里面讲解哪一个单位制更“好” 的时候，情况可能会有些不同。但是这只是假设，对于这些课程还是回到现实吧。对于那些喜欢用高斯单位的学生，或者那些希望他们的学生掌握两种单位制的导师们，我做了很多可能会有用的附录。附录Ａ讨论了国际单位制（ＳＩ）和高斯单位制的区别；附录Ｃ中导出了两种单位制中对应单位的转化因子；附录Ｄ中解释了如何将公式从国际单位制转变为高斯单位制，然后集中列出了书中每一个重要结论的国际单位制和高斯单位制中对应的公式。花一点时间看一下这个附录会让你清楚理解那些公式在不同的坐标系中的变换过程。本书的第二个改变是增加了很多已经解决了的问题和很多新的例子。每一章最后都以“习题” 和“练习” 结尾。“习题” 的答案放在第12章。习题和练习之间仅有的一个区别就是书中有习题的答案而没有练习的答案。（对教师另外有一个习题的答案手册。）然而，在做习题时，另一个区别就是在习题中会得到更多的定理性的结论，这些结论可以应用在其他的习题或者练习中。对于使用结论来解决问题时的一些建议：习题（和练习）给定了（对于每一个题）一个从１星到４星的难度等级标记。如果你在解一道题时遇到了麻烦，千万不要急着去看答案。自己先想一会儿。如果最后还是看了答案，不要只是读读它。相反，你要用一张纸盖住它，每一次只读一行，直到你能开始自己把这道题解出来。然后把书放在一边，再自己真正做一遍。这是能让你充分理解的唯一办法。如果仅仅只是读一遍答案，那将毫无用处。你可能会认为那样做也挺好的，但实际上那对你提升对下一个等级习题的理解能力没有任何帮助。当然，在理解基本原理的过程中，对书中包括可能的几个习题的答案的仔细阅读是必要的。但是，如果第１个等级是对基本概念的理解，第２个等级是对概念的应用，然后你就这样一遍一遍地读下去，那你将永远不会通过第１个等级。这本书尽管在内容上新增加了几个章节，但其整体格局本质上是和第2版完全一样的。2.7节介绍了偶极子。对偶极子成型的处理方式以及它们的应用会留到第10章。但是，因为偶极子的基础知识仅仅用第1章和第2章的几个概念就能解释清楚，所以对它的讲解就安排到了这本书的较早的部分。8.3节中介绍了用取复数形式解的实部来解几个重要的微分方程的方法。9.6.2 小节解决了坡印廷矢量的问题，坡印廷矢量可以用来解决一些非常奇特的问题。每一章中都包含了一个电磁学的“每天” 应用的列表，其中的讨论比较简洁。这一节的主要目的是列出现在还需要进一步研究的热门话题。你可以使用书籍、互联网、讨论、思考等相结合的方法来对这些问题进行更深入的研究。在我们书籍之外有无限多的有用的信息可以去查询（以1.16节开始的地方的几个起始点为例），所以这一节中我的主要目的就是提供一个进入更深入学习领域的跳板。在第5章中详细介绍了电场、磁场以及相对论的相互关系。很多学生会感觉这些内容是富有启发性的，而同时有些学生会感觉这部分有些困难。（然而，这两种学生并不是没有一点交集！）对于那些希望避开一些纯理论路线的教师们，是可以仅仅简略介绍一下第5 章中的主要结论而从第4章直接跳到第6章的，也就是说，只需要知道磁场是由直的通电导线产生的就行。在这一版中，对于非笛卡儿坐标系（柱坐标系、球坐标系）的使用更加突出。为了建立起某种对称关系，合适地选择坐标系类型可以很大程度地简化计算。附录Ｆ给出了多种向量算符在不同的坐标系中的表示。相比于第2版，这一版的难度等级明显提高了，主要是因为加入了一些比较难的习题。如果你正在寻找额外的挑战，这些习题会很适合你的口味。然而，如果你把它们忽略掉（在使用本书教学的任何一个标准的课程里，都是可以做到的），它的难度等级就和第２版大致相同了。中译本再版前言 “伯克利物理学教程” 的中译本自２０世纪７０年代在我国印行以来已过去三十多年。在此期间，国内陆续出版了许多大学理工科基础物理教材，也翻译出版了多套国外基础物理教程。这在相当大的程度上对大学基础物理教学，特别是新世纪理工科基础物理教学的改革发挥了积极作用。然而，即便如此，时至今日，国内高校从事物理教学的教师和选修基础物理课程的学生乃至研究生仍然感觉，无论是对基础物理的教、学还是应用，以及对从事相关的研究工作而言， “伯克利物理学教程” 依旧不失为一套极有阅读和参考价值的优秀教程。令人遗憾的是，由于诸多历史原因，曾经风靡一时的“伯克利物理学教程” 如今在市面上已难觅其踪影，加之原版本以英制单位为主，使其进一步的普及受到一定制约。而近几年，国外陆续推出了该套教程的最新版本———ＳＩ版（国际单位制版）。在此背景下，机械工业出版社决定重新正式引进本套教程，并再次委托复旦大学、北京大学和南开大学的教授承担翻译修订工作。新版中译本“伯克利物理学教程” 仍为一套５卷。《电磁学》卷因新版本内容更新较大，基本上是抛开原译文的重译；《量子物理学》卷和《统计物理学》卷也做了相当部分内容的重译；《力学》卷和《波动学》卷则修正了少量原译文欠妥之处，其余改动不多。除此之外，本套教程统一做的工作有：用ＳＩ单位全部替换原英制单位；按照《英汉物理学词汇》（赵凯华主编，北京大学出版社，２００２年７月）更换、调整了部分物理学名词的汉译；增补了原译文未收入的部分物理学家的照片和传略。复旦大学　蒋平

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