什么是麦克斯韦方程组
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作者长尾君|责编:胡洪涛//王华
出版社清华大学
ISBN9787302639251
出版时间2023-07
装帧平装
开本其他
定价49元
货号1202996293
上书时间2024-08-11
商品详情
- 品相描述：全新
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目录
第一篇 积分篇
01 电磁统一之路
02 库仑的发现
03 电场的叠加
04 通量的引入
05 电场的通量
06 矢量的点乘
07 闭合曲面的电通量
08 方程一： 高斯电场定律（积分形式）
09 方程二： 高斯磁场定律（积分形式）
10 电磁感应
11 电场的环流
12 方程三： 法拉第定律（积分形式）
13 安培环路定理
14 方程四： 安培麦克斯韦定律（积分形式）
15 麦克斯韦方程组（积分形式）
16 结语
第二篇 微分篇
17 微分形式的静电
18 初入江湖的
19 从导数说起
20 多个变量的偏导数
21 全微分
22 再谈矢量点乘
23 坐标系下的点乘
24 梯度的诞生
25 梯度的性质
26 ▽算子
27 梯度、散度和旋度
28 电场强度的散度
29 为何这两种散度是等价的？
30 散度的几何意义
31 方程一： 高斯电场定律（微分形式）
32 方程二： 高斯磁场定律（微分形式）
33 旋度
34 矢量的叉乘
35 方程三： 法拉第定律（微分形式）
36 旋度的几何意义
37 方程四： 安培麦克斯韦定律（微分形式）
38 麦克斯韦方程组（微分形式）
39 结语
第三篇 电磁波篇
40 什么是波？
41 波的本质
42 张力
43 波的受力分析
44 波的质量分析
45 波的加速度分析
46 方程的改造
47 经典波动方程
内容摘要
麦克斯韦方程组以一种近乎完美的方式统一了电和磁，并预言光就是一种电磁
波，这是物理学家在统一之路上的巨大进步。很多人都知道麦克斯韦方程组，知道它极尽优美，但是能看懂这组方程的人却不多，因为它需要用到微积分，并不像许多方程那样简单直观。
因此，这本书会依然延续“长尾科普系列”的风格，继续用通俗的语言和缜密的逻辑将麦克斯韦方程组的前前后后都讲清楚，让不懂微积分的中小学生也能轻松读懂这组伟大的方程。
精彩内容
03电场的叠加有了场，我们就可以更加细致地描述两个电荷之间的相互作用了。为什么两个电荷之间存在这样一个静电力呢？
因为电荷会在周围的空间中产生一个电场，这个电场又会对处在其中的电荷产生一个力的作用。这个电场的强度越大，电荷受到的力就越大，正电荷受力的方向就是这点电场的方向。所以，电场具有大小和方向，这是一个矢量。
为了直观形象地描述电场，我们引入了电场线。电场线的密度刚好就代表了电场强度的大小，而某点电场线的切线方向就代表了该处电场的方向。一个正电荷就像太阳发光一样向四周发射电场线，负电荷汇集电场线（图3.1）。
图3.1孤立点电荷的电场这些内容大家在中学的时候应该都学了，我就一笔带过，接下来我们考虑一个稍微复杂一点的问题：库仑定律告诉了我们两个点电荷之间静电力的大小，那我们就可以根据这个求出一个点电荷周围的电场强度。然而，一个点电荷是最简单的情况，如果带电源再复杂一点呢？如果有很多个电荷，或者说它直接就是一块形状不规则的带电体，这时候要怎么求它产生的电场呢？
一个很简单、很自然的想法就是：如果有很多个电荷，那就把每个电荷在某一点产生的电场强度算出来，再把它们叠加起来就行了。如果是一个连续的带电体（比如一根带电的线），那我们就再次举起牛顿爵爷留给我们的微积分大刀，“哗啦啦”地把这个带电体切成无数个无穷小的部分，这样每一个无穷小的部分就可以看作一个点电荷，然后把这无数个点电荷在该点产生的电场强度叠加起来（就是积分）就行了。
我们上面的思路其实就是秉着“万物皆可切成点，万物皆可积”的精神，强行让库仑定律和微积分联姻，“硬算”出任何带电体在任意位置的场强。这在原理上是行得通的，没问题，但是在具体操作上就很复杂了，有没有更简单优雅一点的办法呢？
有，不过这需要我们换个角度看问题。物理学研究物体运动变化的规律，但是物体时时刻刻都处在变化之中，要
怎么去寻找它的规律呢？这里就涉及科学研究的一个重要思想：把握变化世界里那些不变的东西。
牛顿发现一切物体在运动中都有某种共同不变的东西，不管物体怎样运动，受到什么样的力，这个东西只由物体的密度和体积决定，于是牛顿从中提炼出了质量的概念（当然，现在质量是比密度和体积更基本的概念）；科学家们发现物体在各种变化的过程中有某种守恒的东西，于是提炼
出了能量的概念。那么，带电体在周围空间中产生电场的过程，能不能也提炼出某种不变的东西呢？
04通量的引入我们先不管电，先来看看我们更熟悉的水，毕竟水流
和电流确实有某种相似之处。
我在一个水龙头的出口处装一个喷头，让水龙头向周围的空间喷射水流（就像正电荷喷射电场线一样），然后用一个完全透水（水能够自由地穿过）的塑料袋把水龙头包起
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