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圖解電磁學:從概念到應用,鞏固理工基礎的82堂課

圖解電磁學:從概念到應用,鞏固理工基礎的82堂課

作者: 山﨑耕造
出版社: 台灣東販
出版日期: 2024/11/27
ISBN-13: 9786263796645
書店 1






內容描述


與通訊、醫療、能源等各類領域息息相關
促使現代科技創新的核心學問

  電力與磁力自古以來便為人所知,
  譬如古希臘人就知道摩擦起電的物體與磁礦石,都有著神奇的吸引力。

  在電學方面,富蘭克林認為電流是某種電荷的流動,提出單一流體說,使電磁學有了歷史性的進展。
  在磁學方面,吉伯特在實驗中模擬地磁,進而開啟了近代電磁學的研究。
  而電磁現象的物理定律,則包括1785年庫侖提出的靜電力定律、
  1820年安培提出的電流磁作用定律以及1831法拉第提出的電磁感應定律等。

  後來1864年,馬克士威將電磁方程式系統化。
  1888年赫茲以實驗生成電磁波,證實相關理論,現在電磁波已是資訊通訊技術的骨幹。

  搭配插圖詳細說明基礎知識與運作機制
  帶你深入理解大學程度的電磁交互作用基礎知識

  全書以圖為主,數學式為輔,說明電磁學中電、磁、電磁波的基礎知識與運作機制。
  為了提升讀者的興趣與加深理解,也加入了一些問答與專欄文章。

  一開始,會先介紹電學與磁學的歷史發展,以及電磁學的數學基礎。
  再來會說明電荷與介電質產生的靜電場,以及電流與磁性體產生的靜磁場。
  然後會說明隨時間改變之電場與磁場間的交互作用,即電磁感應,
  將其整理成電磁學的基本方程式——馬克士威方程組與電磁波,也會簡單說明相對論性電磁學的發展。
  
  希望本書能成為讓您喜歡上電磁學、物理學,喜歡上這個遼闊的科學界的契機!


目錄大綱


前言

〈基礎篇〉
第1章 電磁學的基礎
1-1 電與磁的發現與歷史
1-2 力與場的概念
1-3 純量與向量
1-4 向量場的內積與外積
1-5 場的微分
1-6 場的積分
1-7 基本單位與物理量因次
1-8 基本單位的定義
四選一選擇題/專欄1

〈電荷、靜電場篇〉
第2章 靜電力
2-1 靜電力
2-2 電荷與基本電荷
2-3 靜電感應與靜電屏蔽
2-4 導體與絕緣體
2-5 質量與電荷的守恆
2-6 庫侖定律
2-7 疊加原理
四選一選擇題/專欄2

第3章 電荷與電場
3-1 電力線的定義
3-2 電通量、電通量密度、邊界條件
3-3 電場的定義
3-4 電位的定義
3-5 重力場與電場的比較
3-6 平板與球的電位
3-7 電場的高斯定律(積分形式)
3-8 導體與鏡像法
四選一選擇題/專欄3

第4章 介電質
4-1 介電極化
4-2 電容
4-3 各種電容①
4-4 各種電容②
4-5電容器的並聯與串聯
4-6 靜電能量與電容率
4-7 平行板的受力
4-8 介電質電容器
四選一選擇題/專欄4

〈電流、靜磁場篇〉
第5章 直流電路
5-1 電流與電阻
5-2 歐姆定律
5-3 電力與焦耳熱
5-4 電流與水流的迴路比較與阻礙
5-5 電阻合成
5-6 電源電路
5-7 克希荷夫定律
四選一選擇題/專欄5

第6章 電流與磁場
6-1 電流產生的磁場
6-2 安培定律
6-3 對電流施力的磁力
6-4 電場或磁場內的帶電粒子
6-5 導線的形狀與磁場結構
6-6 必歐—沙伐定律
6-7 高斯磁定律
四選一選擇題/專欄6

第7章 磁性體
7-1 磁極化
7-2 比較帶電體與磁性體
7-3 電路與磁路的比較
7-4 從虛擬磁荷詮釋到電流線元素詮釋
7-5 磁矩
7-6 磁石的微觀結構
7-7 磁滯迴線
7-8 順磁性、強磁性、反磁性
四選一選擇題/專欄7

〈變動磁場篇〉
第8章 電磁感應
8-1 冷次定律
8-2 法拉第的實驗
8-3 法拉第的電磁感應定律
8-4 移動導線的感應電動勢
8-5 自感
8-6 互感
8-7 線圈的自感係數與磁能
8-8 弗萊明左手、右手定則與電動機、發電機
四選一選擇題/專欄8

第9章 電路與交流電
9-1 單相交流發電的原理
9-2 三相交流發電
9-3 電流、電壓的有效值
9-4 電感電路
9-5 電容電路
9-6 以複數表示阻抗
9-7 功率因數與有效功率
四選一選擇題/專欄9

〈電磁方程式篇〉
第10章 馬克士威方程組
10-1 引入位移電流
10-2 安培定律的推廣
10-3 積分形式的馬克士威方程組①
10-4 積分形式的馬克士威方程組②
10-5 高斯散度定理
10-6 斯托克斯旋度定理
10-7 微分形式的馬克士威方程組
四選一選擇題/專欄10

第11章 電磁波
11-1 電磁波的波動方程式
11-2 電磁波的生成
11-3 依頻率為電磁波分類
11-4 電磁波的能量
11-5 純量位與向量位
11-6 勞侖茲變換
11-7 相對論性電磁學
四選一選擇題/專欄11

資料1 本書使用的物理量符號
資料2 電磁學基本定律(整理)

參考文獻
索引

專欄
專欄1 發現神奇的超距力而獲得諾貝爾獎!?
專欄2 平方反比完全正確嗎!?
專欄3 雷其實是往上打!?
專欄4 電雙層電容器的應用!?
專欄5 從愛迪生燈泡到LED燈泡!?
專欄6 超導磁石活躍於醫療界!?
專欄7 使水分離的摩西效應!?
專欄8 使用最多電力的裝置是電動馬達!?
專欄9 為什麼日本國內東西兩邊的交流電頻率不同!?
專欄10 磁單極存在嗎!?
專欄11 用弦與膜說明重力與電磁力的差異!?


作者介紹


作者簡介

山﨑耕造

  名古屋大學榮譽教授,自然科學研究機構核融合科學研究所榮譽教授,綜合研究大學院大學榮譽教授。

  1949年出生於富山縣。東京大學工學院畢業,東京大學大學院工學系研究科博士畢業,工學博士。曾任美國普林斯頓大學客座研究員、名古屋大學電漿研究所助理教授、核融合科學研究所教授、名古屋大學大學院工學研究科教授等。

  主要著作包括《超簡單的電漿介紹書》、《超簡單的能量介紹書》、《超簡單的相對論介紹書》(日刊工業新聞社)、《能量與環境的科學》、《快樂學習物理入門》(共立出版)等。※書名皆暫譯。






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