ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ

Παρουσίαση

Αυτό είναι ένα βιβλίο ενδιάμεσου επιπέδου στον ηλεκτρισμό και μαγνητισμό. Προορίζεται να χρησιμοποιηθεί για μάθημα ενός ή δύο εξαμήνων για φυσικούς, μηχανικούς, μαθηματικούς και άλλες επιστημονικές ειδικότητες, που έχουν ήδη παρακολουθήσει ετήσιο μάθημα εισαγωγικής φυσικής με μεθόδους μαθηματικής ανάλυσης.
Το βιβλίο είναι αρκετά ευέλικτο ώστε να χρησιμοποιηθεί με αρκετούς τρόπους: (1) Το παραδοσιακό μάθημα δύο εξαμήνων θα κάλυπτε την ηλεκτροστατική και τη μαγνητοστατική στο πρώτο εξάμηνο με χρήση των Κεφαλαίων 1-8· κατόπιν τα μαγνητικά υλικά και τα χρονο-εξαρτώμενα πεδία στο δεύτερο εξάμηνο χρησιμοποιώντας τα Κεφάλαια 9-15. (2) Ένας διδάσκων που διδάσκει μάθημα ενός εξαμήνου θα μπορούσε να καλύψει όλες τις βασικές αρχές του ηλεκτρομαγνητισμού χρησιμοποιώντας τα Κεφάλαια 1-3 και 6-11· μπορεί επίσης να υπάρχει χρόνος για λίγα παραδείγματα από τα Κεφάλαια 4 και 5. (3) Μία ενδιαφέρουσα εναλλακτική προσέγγιση, σε μάθημα δύο εξαμήνων, θα ήταν η κάλυψη των βασικών αρχών των Κεφαλαίων 1-3 και 6-11 στο πρώτο εξάμηνο και κατόπιν εφαρμογές και προχωρημένα θέματα στο δεύτερο εξάμηνο βασισμένα στα Κεφάλαια 4,5 και 12-15.
Το συνολικό υλικό στο βιβλίο είναι περισσότερο από αυτό το οποίο θα μπορούσε να καλυφθεί από οποιονδήποτε διδάσκοντα, ακόμη και σε δύο εξάμηνα. Οι διδάσκοντες ενθαρρύνονται να δοκιμάσουν και να διαλέξουν βασιζόμενοι στην δική τους κρίση του τι είναι σημαντικό. Ο ηλεκτρισμός και μαγνητισμός είναι εκπληκτικά ενδιαφέροντα αντικείμενα, αλλά για τους σπουδαστές στο ενδιάμεσο επίπεδο οι φυσικές τους συνέπειες είναι μη διαισθητικές και οι σχετικές μαθηματικές μέθοδοι είναι καινούργιες και προκλητικές. Γι'αυτό το λόγο, είναι σημαντικό στην διδασκαλία αυτού του αντικειμένου να αποφευχθεί το είδος του ηρωικού βαδίσματος που θα κουράσει τους πάντες ακόμα και τους πιο δυνατούς σπουδαστές και καθηγητές. Η βασική αρχή ότι στην διδασκαλία είναι καλύτερο να αποκαλυφθεί το λίγο παρά να καλυφθεί το πολύ, εφαρμόζεται και σε αυτό το αντικείμενο.
Η σειρά παρουσίασης των θεμάτων είναι η παραδοσιακή: πρώτα η ηλεκτροστατική, μετά ο μαγνητισμός, η ηλεκτροδυναμική και οι εξισώσεις του Maxwell, η σχετικότητα και η ακτινοβολία. [...] (Από τον πρόλογο της έκδοσης)

Περιεχόμενα

Πρόλογος
Ενθάρρυνση προς τον σπουδαστή
1. Ιστορία και Προοπτική
1.1 Σύντομη Ιστορία της Επιστήμης του Ηλεκτρομαγνητισμού
1.2 Ηλεκτρομαγνητισμός στο Καθιερωμένο Πρότυπο
2. Διανυσματικός Λογισμός
2.1 Διανυσματική Άλγεβρα
2.1.1 Ορισμοί
2.1.2 Πρόσθεση και Πολλαπλασιασμός Διανυσμάτων
2.1.3 Διανυσματικές ταυτότητες
2.1.4 Γεωμετρική Σημασία
2.2 Διανυσματικοί Διαφορικοί Τελεστές
2.2.1 Κλίση μιας Βαθμωτής Συνάρτησης
2.2.2 Απόκλιση μιας Διανυσματικής Συνάρτησης
2.2.3 Στροβιλισμός μιας Διανυσματικής Συνάρτησης
2.2.4 Ταυτότητες με ανάδελτα (V)
2.3 Ολοκληρωτικά Θεωρήματα
2.3.1 Θεώρημα Gauss
2.3.2 Θεώρημα Stokes
2.3.3 Διανυσματικός Λογισμός στη Μηχανική Ρευστών
2.4 Καμπυλόγραμμες Συντεταγμένες
2.4.1 Γενικές Παραγωγές
2.4.2 Καρτεσιανές, Κυλινδρικές και Σφαιρικές Συντεταγμένες
2.5 Το Θεώρημα Helmholtz
3. Βασικές Αρχές της Ηλεκτροστατικής
3.1 Νόμος Coulomb
3.1.1 Η Αρχή της Επαλληλίας
3.2 Το Ηλεκτρικό Πεδίο
3.2.1 Ορισμός
3.2.2 Το φορτίο ως Πηγή του Ε
3.2.3 Το Πεδίο μιας Συνεχούς Κατανομής
3.3 Απόκλιση και Στροβιλισμός του Ε
3.3.1 Θεωρία Πεδίου Εναντίον Δράσης από Απόσταση
3.3.2 Συνοριακές Συνθήκες του Ηλεκτροστατικού Πεδίου
3.4 Η Ολοκληρωτική Μορφή του Νόμου Gauss
3.4.1 Ροή και Φορτίο
3.4.2 Απόδειξη του Νόμου Gauss
3.4.3 Υπολογισμοί Βασισμένοι στο Νόμο Gauss
3.5 Συνάρτηση Green και η Συνάρτηση δέλτα του Dirac
3.5.1 Η Συνάρτηση δέλτα του Dirac
3.5.2 Άλλη Απόδειξη του Νόμου Gauss
3.6 Το Ηλεκτρικό Δυναμικό
3.6.1 Ορισμός και Κατασκευή
3.6.2 Εξίσωση Poisson
3.6.3 Παραδείγματα Υπολογισμού του V (x)
3.7 Ενέργεια Ηλεκτρικού Πεδίου
3.8 Το Πολυπολικό Ανάπτυγμα
3.8.1 Δύο Φορτία
3.8.2 Το Ηλεκτρικό Δίπολο
3.8.3 Ροπές μιας Γενικής Κατανομής Φορτίου
3.8.4 Ισοδυναμικές και Γραμμές Πεδίου
3.8.5 Ροπή Στρέψης και Δυναμική Ενέργεια για ένα Δίπολο σε Ηλεκτρικό Πεδίο
3.9 Εφαρμογές
3.10 Περίληψη Κεφαλαίου
4. Ηλεκτροστατική και Αγωγοί
4.1 Ηλεκτροστατικές Ιδιότητες των Αγωγών
4.2 Ηλεκτροστατικά Προβλήματα με Ορθογώνια Συμμετρία
4.2.1 Φορτισμένες Πλάκες
4.2.2 Προβλήματα με Ορθογώνια Συμμετρία και Εξωτερικά Σημειακά Φορτία. Η Μέθοδος των Ειδώλων
4.3 Προβλήματα με Σφαιρική Συμμετρία
4.3.1 Φορτισμένες Σφαίρες
4.3.2 Προβλήματα με Σφαιρική Συμμετρία και Εξωτερικά Φορτία
4.4 Προβλήματα με Κυλινδρική Συμμετρία
4.4.1 Φορτισμένες Γραμμές και Κύλινδροι
4.4.2 Προβλήματα με Κυλινδρική Συμμετρία και μία Εξωτερική Γραμμή Φορτίου
5. Γενικές Μέθοδοι για την Εξίσωση [...]
6. Ηλεκτροστατική και Διηλεκτικά
7. Ηλεκτρικά Ρεύματα
8. Μαγνητοστατική
9. Μαγνητικά Πεδία και Ύλη
10. Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή
11. Οι Εξισώσεις του Maxwell
12. Ηλεκτρομαγνητισμός και Σχετικότητα
13. Ηλεκτρομαγνητισμός και Οπτική
14. Κυματοδηγοί και Γραμμές Μεταφοράς
15. Ακτινοβολία Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων
Α. Ηλεκτρικές και Μαγνητικές Μονάδες
Β. Το Θεώρημα Helmholtz
Ευρετήριο

Επιστημονική επιμέλεια: Ανδρέας Λύρας
Φιλολογική επιμέλεια: Μαρίνα Σταμέλου