کتاب آشنایی با الکترودینامیک - گریفیث | فرمان

کتاب آشنایی با الکترودینامیک تالیف دیوید جی. گریفیث، با ترجمه ی حسین فرمان توسط مرکز نشر دانشگاهی به چاپ رسیده است.

نیرو های الکترومغناطیسی عمده نیروهایی هستند که در زندگی روزمره با آن ها سر و کار داریم، در واقع تنها نیروهایی هستند که کاملاً شناخته شده اند.

نیروی اصطکاک کجاست؟ نیروی "قائمی" که شما را در کف اتاق نگه می دارد کجاست؟ نیروهای شیمیایی که مولکول ها را به هم می پیوندد کجا هستند؟ نیروی برخوردی بین دو توپ بیلیارد کجاست؟ جواب این است که تمام این نیرو ها الکترومغناطیسی اند. در واقع اگر بگوییم که ما در یک جهان الکترومغناطیسی زندگی می کنیم زیاد اغراق نگفته ایم، زیرا سرچشمه ی هر نوع نیرویی که در زندگی روزمره تجربه می کنیم، به جز نیروی گرانشی، الکترومغناطیسی است. الکترودینامیک جهت توصیف کمی پدیده های الکترومغناطیسی از ریاضیات عالی و روش های پیچیده ریاضی بهره می گیرد و به همین دلیل درک آن راحت نیست؛ کتاب "آشنایی با الکترودینامیک" منبعی جامع و کامل است که ایده های دشوار الکترودینامیک را به شیوه ای جالب تر و دسترس پذیر تر دراختیار خوانندگان و دانشجویان قرار می دهد.

قالب اصلیِ این کتاب مربوط به مکانیک کلاسیک می باشد که تمامی مباحث پایه ای تا پیشرفته را مورد بحث و بررسی قرار می دهد و مخاطبان آن تمامی دانشجویان رشته های فنی و مهندسی در دوران کارشناسی می باشند.

کتاب مذکور متشکل از دوازده فصل می باشد که عبارتند از: 1‐ آنالیز برداری 2‐ الکتروستاتیک 3‐ روش های خاص 4‐ میدان های الکتریکی در ماده 5‐ مغناطوستاتیک 6‐ میدان های مغناطیسی در ماده 7‐ الکترودینامیک 8‐ قوانین پایستگی 9‐ امواج الکترومغناطیسی 10‐ پتانسیل ها و میدان ها 11‐ تابش 12‐ الکترودینامیک و نسبیت

شایان ذکر است که با ارائه ی مسئله های کاربردی و چالش برانگیز به همراه پاسخ های تشریحی تمامی نکات طلایی را در این فصول ذکر کرده است که یادگیری مخاطبین را به حداکثر می رساند.

 

فهرست

1‐ آنالیز برداری 1‐1 جبر برداری 1‐2 حساب دیفرانسیل 1‐3 حساب انتگرال 1‐4 مختصات منحنی الخط 1‐5 تابع دلتای دایرک 1‐6 نظریه میدان های برداری مسائل تکمیلی فصل 1 2‐ الکتروستاتیک 1‐2 میدان الکتریکی 2‐2 دیورژانس و تاو میدان های الکتروستاتیک 3‐2 پتانسیل الکتریکی 4‐2 کار و انرژی در الکتروستاتیک 5‐2 رسانا ها مسائل تکمیلی فصل 2 3‐ روش های خاص 1‐3 معادله لاپلاس 2‐3 روش تصویر ها 3‐3 جداسازی متغیر ها 4‐3 بسط چند قطبی مسائل تکمیلی فصل 3 4‐ میدان های الکتریکی در ماده 1‐4 قطبش 2‐4 میدان یک جسم قطبیده 3‐4 جابه جایی الکتریکی 4‐4 دی الکتریک های خطی مسائل تکمیلی فصل 4 5‐ مغناطوستاتیک 1‐5 قانون نیروی لورنتس 2‐5 قانون بیو‐ساوار 3‐5 دیورژانس و تاوB 4‐5 پتانسیل برداری مغناطیسی مسائل تکمیلی فصل 5 6‐ میدان های مغناطیسی در ماده 1‐6 مغناطش 2‐6 میدان یک جسم مغناطیده 3‐6 میدان کمکی H 4‐6 محیط های خطی و غیر خطی مسائل تکمیلی فصل 6 7‐ الکترودینامیک 1‐7 نیروی محرکه الکتریکی 2‐7 القای الکترومغناطیسی 3‐7 معادلات ماکسول مسائل تکمیلی فصل 7 8‐ قوانین پایستگی 1‐8 بار و انرژی 2‐8 تکانه مسائل تکمیلی فصل 8 9‐ امواج الکترومغناطیسی 1‐9 امواج یک بعدی 2‐9 امواج الکترومغناطیسی در خلا 3‐9 امواج الکترومغناطیسی در ماده 4‐9 جذب و پاشندگی 5‐9 امواج هدایت شده مسائل تکمیلی فصل 9 10‐ پتانسیل ها و میدان ها 1‐10 فرمول بندی پتانسیل 2‐10 توزیع های پیوسته 3‐10 بار های نقطه ای مسائل تکمیلی فصل 10 11‐ تابش 1‐11 تابش دوقطبی 2‐11 بارهای نقطه ای مسائل تکمیلی فصل 11 12‐ الکترودینامیک و نسبیت 1‐12 نظریه نسبیت خاص 2‐12 مکانیک نسبیتی 3‐12 الکترودینامیک نسبیتی مسائل تکمیلی فصل 12

برشی از متن کتاب

4‐ میدان های الکتریکی در ماده 1‐4 قطبش 4‐1‐4 قطبش در دو بخش گذشته اثر یک میدان الکتریکی خارجی را روی یک اتم یا مولکول در نظر گرفتیم. حال می توانیم (به طور کیفی) پاسخ این پرسش اساسی را بدهیم: وقتی از یک ماده دی الکتریک در یک میدان الکتریکی قرار می ‌گیرد چه اتفاقی می‌افتد؟ هر گاه ماده از اتم های خنثی (یا مولکول های غیر قطبی) تشکیل شده باشد، میدان گشتاور های دو قطبی کوچکی در هر کدامشان القا م ی‌کند که در جهت میدان قرار دارند. اگر ماده از مولکول های قطبی تشکیل شده باشد، بر هر دو قطبی دائمی یک گشتاور اثر می کند که می خواهد آن را به موازات میدان درآورد. (برخود های گرمایی کاتوره ای اثری بر عکس دارد: بر اثر برخورد های متوالی مولکول ها، به خصوص در دما های بالا، این همسویی ها را خنثی می ‌کند و با حذف میدان تقریباً دیگر همسویی باقی نمی ماند). توجه کنید که این دو ساز و کار به یک نتیجه اساسی می انجامد: تعداد زیادی از دو قطب های کوچک که در امتداد میدان قرار می گیرند باعث می شوند دی الکتریک قطبیده شود. برای بررسی این اثر، تعریف قطبش به صورت زیر مناسب به نظر می رسد:

گشتاور دو قطبی در واحد حجم= P

با این تعریف جدید دیگر نباید نگران نحوه قطبش باشیم. دو ساز و کاری هم که قبلا اشاره کردیم به سادگی آن چه گفتیم نیستند. حتی در مولکول های قطبی بر اثر جا به جایی تا حدی خود به وجود دارد (گرچه عموماً چرخش یک مولکول از کشیده شدن آن آسان تر است، بنابراین ساز و کار دوم غالب می شود). در بعضی از موارد این امکان هست که قطبش دائمی شود، به طوری که بعد از حذف میدان پا برجا بماند. فعلاً از اینکه علت قطبش چیست صرف نظر می کنیم و میدان ناشی از یک قطعه از ماده ای قطبیده را بررسی می ‌کنیم. آن گاه در بخش 3‐4 تمام این ها را با هم در نظر می‌ گیریم؛ یعنی میدان اصلی ایجاد کننده P و نیز میدان جدیدی که از P ناشی می شود. 12‐ الکترودینامیک و نسبیت 1‐12 نظریه نسبیت خاص 1‐12‐1 اصول موضوع اینشتین مکانیک کلاسیک از اصل نسبیت تبعیت می ‌کند: برای تمام چارچوب ‌های مرجع لخت قوانین یکسانی به کار می روند. منظور از "لخت" آن است که دستگاه در حالت سکون است، و یا با سرعت ثابت حرکت می کند. به عنوان مثال فرض کنید که شما یک میز بیلیارد را در یک واگن راه آهن قرار داده اید و قطار با سرعت ثابت روی ریل مستقیمی حرکت می کند. اگر... .

نویسنده: دیوید جی. گریفیث مترجم: حسین فرمان انتشارات: مرکز نشر دانشگاهی