世界第一簡單電磁學 | 生病了怎麼辦 - 2024年7月

世界第一簡單電磁學

作者:遠藤雅守
出版社:世茂
出版日期:2013年05月30日
ISBN:9789866097904
語言:繁體中文

  磁學之所以被認為是門難懂得學問,不外乎是其含有大量的公式與定律。但本書則是從周遭的現象切入,以漫畫的方式,來說明這些發生在我們日常生活中、隨處可見的電磁學定律與現象。讓學習電磁學變得更簡易、輕鬆。
本書特色
  看漫畫學電磁學!
  「磁軌砲」是什麼?它是怎麼製作出來的?  它能摧毀其他行星?毀滅世界?是世上最終極的武器?!
  電磁學因為有許多定律與公式,所以常被人認為是門難懂的學問。  可是偏偏,電磁學又是理工科系的必修!  本書正是為了解決這令人頭痛的問題而生。
  本書以漫畫形式,講解發生在生活周遭的電磁學現象,包括庫倫定律、馬克士威方程式、勞倫茲力等,希望藉由輕鬆的漫畫、簡易的說明以及實際、具體又切身的範例講解,讓你輕輕鬆鬆學會電磁學!
  想知道關於電磁學中的所有奧秘嗎?
  不論你是對電磁學有興趣的初入門者,還是不得不學習電磁學卻不得其門而入的理工科系學生,透過本書漫畫式的講解,相信一定能讓你輕鬆學會電磁學!
作者簡介
遠藤雅守
  1993年,慶應義塾大學理工學研究科博士後課程修畢、博士(工學)  現在:東海大學理學部物理學科教授  專門:化學雷射、光學共振腔、高功率雷射與雷射加工
  <主要著書>  Edo and Walter Ed. “Gas Lasers” Marcel Dekker Inc (2006)  《理系人的□□的關數電卓》□□□書房 (2009)  《高校□大學□□□□穴埋□式電磁氣學》共著,講談社 (2011)
審訂者簡介
葉隆吉
  現為大同大學機械系教授兼任該校總務長。專長領域為自動化機構設計及機電整合系統規劃與開發。1959年生於台北縣淡水鎮,是土生土長的農家子弟,1982年畢業於大同工學院,曾任職大同公司生產技術研究中心高級工程師,擔任自動化機械研發工作三年。1994年取得博士學位後,1985年轉任大同大學機械系任教迄今。
譯者簡介
謝仲其
  聲音藝術家、電腦作曲、劇場配樂、錄音、評論、企劃、翻譯。台北聲音小組成員。曾於台北藝術大學藝術與科技中心擔任電腦音樂研究室助理,相關論文及作品獲得「BIAS 異響」聲音藝術展、台北數位藝術獎、數位藝術評論獎入選,對科技藝術領域有長期參與經驗。同時為動漫文化網路雜誌〈逗貓棒電子報〉專欄作家,撰文並翻譯多篇日文動漫畫業界報導及深度訪談,為華文僅見的第一手業界前線介紹。譯有《世界第一簡單測量》、《世界第一量子力學》、《3小時讀通物理》、《3小時讀通稀有金屬》等書(以上世茂出版)。

○第1章 什麼是電磁學1.1 電磁學的定義1.2 表示電磁學定律的四個方程式follow upstep upcolumn
○第2章 庫侖定律與電場.電位2.1 庫侖定律2.2 向量場與純量場2.3 電場2.4 電位2.5 電力線(電場線)follow upstep up
○第3章 高斯定律、導體.介電質3.1 電通密度(電位移)3.2 包圍點電荷的面,與穿出這個面的電通量3.3 高斯定律3.4 電通密度向量與高斯定律的微分形式3.5 導體3.6 介電質follow upstep upcolumn
○第4章 電流與磁場4.1 電流的定義4.2 歐姆定律4.3 「磁場」的定義4.4 電流與磁場follow upstep up
○第5章 安培定律、磁性物質5.1 必歐-沙伐定律5.2 安培定律5.3 向量場的旋度與安培定律的微分形式5.4 磁動量與物質的「磁化」5.5 鐵磁性物質與永久磁鐵5.6 磁軌砲的原理follow upstep upcolumn
○第6章 運動電磁學與馬克士威方程式6.1 電磁感應6.2 法拉第電磁感應定律6.3 法拉第電磁感應定律的微分形式6.4 位移電流與安培定律的擴充6.5 馬克士威方程式6.6 電磁波follow upstep upcolumn
附錄 向量與純量
索引

★藍色的天空、紅色的夕陽「光的本質是什麼?」這個問題曾經苦惱著許多物理學家。人們已經透過觀測知道光線是以無比的高速前進的「某樣東西」,但是不知道這樣東西的本質究竟是什麼。牛頓等人的學派認為「光是一種粒子」,與認為「光是一種波動」的惠更斯等人的學派相互對立,但是雙方的主張都各有缺點。波動說學派的最大弱點在於,光在真空中也能傳遞此一事實。既然波就是某種物質(稱為波動媒質)的振動,照說在什麼都沒有的真空中應當無法傳遞波動才是。但是,太陽光卻是經過真空的宇宙而傳到地球上的。馬克士威將自己發現的方程式變形後,發現存在著一種解,會讓電場E與磁場B變成波傳遞出去。他將之取名為「電磁波」。靜電力與磁力的傳遞在真空中也不會受到遮蔽,因此如果光是電磁波就不會發生矛盾了。利用馬克士威方程式計算電磁波的傳遞速度後發現,其與當時所知的光速正好一致。因此人們才知道,光就是電磁波的一種。光的波長可以透過干涉波動來測量。測量結果發現光是波長為400到700nm(1nm是1m的十億分之一)的電磁波,其波長的差異對人類而言就是能辨識出「顏色」的不同。同一時期的研究也發現到,高溫物體會因為原子的振動而輻射出可見光領域的電磁波。當然,如果沒有「光是電磁波」這種知識,那就不可能獲得這樣的發現。人們也由此得知,太陽是一顆溫度非常高(約6000℃)的球體,並且持續釋放出被稱為「光線」的、屬於可見光領域的電磁波。好,從這裡開始進入正題。馬克士威發現電磁波之後不久,英國的瑞利男爵(John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh)讓光線通過如大氣分子這樣的小粒子之間時,發現光線會稍微散射、往斜方向擴散出去。這種現象就稱為「瑞利散射」。根據瑞利散射理論,散射的強度與電磁波波長的四次方成反比。紅光的波長大約是藍光的兩倍,也就表示其散射強度會比藍光強16倍。因此當光線從太陽射向地球時,藍色的成分會因為大氣層而往四面八方擴散出去。我們所看見的天空顏色,就是這種瑞利散射的緣故。清晨或夕陽之所以是紅色,則是光線中未發生瑞利散射的剩餘成分(也就是紅光)筆直射進地球,打中視線前方的雲層或大氣微粒子,被我們所看到的緣故。除了這些以外,因為馬克士威的發現,各種與光線有關的現象都如雪崩般相繼被解開。因此,馬克士威發現電磁波,被稱作是物理學歷史中最重要的事件之一。另一方面,將電磁波視為單純的波動,還是存在著某些當時已知的物理學無法說明的奇妙性質。為了說明這些性質,就誕生了二十世紀兩種代表性的物理學:「相對論」與「量子論」。比方說金屬被光線打到時會射出電子的「光電效應」現象,它可以看作是具有能量的粒子將金屬中的電子打出來,但是這卻不能用將光視為單純波動的想法來解釋它。愛因斯坦將頻率為ν的電磁波假設作能量hν(h是稱為「普朗克常數」的物理常數)的粒子,完美地解釋了這個現象。這套假設稱為「光量子假說」,顯示出光的本質是既非粒子也非波動的「量子」。就在1921年,愛因斯坦因為這項成就而獲得了諾貝爾物理獎※。※ 令人意外的是,愛因斯坦究其一生只獲得一次諾貝爾獎,就是因為發現了這套「光量子假說」。


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