新基本電學奪分寶典I（3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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電磁學核心概念與應用：理論深度解析與工程實踐指南 本書旨在為學習和研究電磁學原理的讀者提供一套全麵、深入且注重實踐應用的理論體係。它涵蓋瞭從經典電磁場理論的基礎概念到現代工程應用的前沿課題，力求在理論的嚴謹性與工程的可操作性之間找到最佳平衡點。全書結構清晰，邏輯嚴密，是電磁學領域專業人士、高年級本科生和研究生不可或缺的參考書和學習手冊。 --- 第一部分：靜電場與靜磁場基礎（理論基石的夯實） 本部分聚焦於電磁學中最基礎也是最核心的靜態場理論，為理解動態場的復雜性奠定堅實的數學和物理基礎。 第一章：電荷、電場強度與庫侖定律 本章詳細闡述瞭電荷的基本性質、電荷守恒定律以及電荷在空間中的分布模型。重點深入剖析瞭庫侖定律的矢量形式及其在點電荷係統中的應用。通過引入場強（Electric Field Intensity, $mathbf{E}$）的概念，我們討論瞭如何利用疊加原理計算復雜電荷分布（如綫電荷、麵電荷、體電荷）所産生的電場。本章通過大量的幾何模型分析，幫助讀者建立對電場形態的直觀認識。 第二章：靜電場的微分形式與高斯定理 高斯定理是靜電學中最強大的工具之一。本章從數學上嚴格推導瞭高斯定理的積分形式和微分形式（$ abla cdot mathbf{D} = ho_v$）。詳細分析瞭在具有高度對稱性的體係（如無限大平麵、均勻帶電球體、同軸圓柱）中，如何巧妙應用高斯定律來簡化場強計算。同時，引入瞭電位移矢量（Electric Flux Density, $mathbf{D}$）的概念，並闡述瞭其與電場強度之間的本構關係，強調瞭在介質環境下的應用。 第三章：靜電勢能與電勢 本章將電場強度與標量勢函數——電勢（Electric Potential, $V$）聯係起來。推導瞭電勢的定義、靜電場的保守性與電勢梯度的關係（$mathbf{E} = - abla V$）。深入討論瞭等勢麵的物理意義及其與電場綫的正交性。通過計算點電荷係、連續電荷係和電偶極子的電勢能，深化瞭對電勢在能量角度的理解。 第四章：靜電場中的導體、介質與電容 本章是連接理論與實際材料特性的關鍵。詳細分析瞭靜電平衡狀態下導體內部的電磁特性（電荷僅分布於錶麵，內部場強和電荷密度為零）。深入探討瞭電介質材料的極化現象，引入瞭極化強度（Polarization Vector, $mathbf{P}$）的概念，並推導齣電位移矢量在介質中的修正關係。最後，通過解析闆狀、球狀、同軸圓柱形等常見幾何結構電容器的結構，推導齣相應的電容（Capacitance）計算方法，並探討瞭多層介質電容器的等效電容計算。 第五章：靜磁場基礎——畢奧-薩伐爾定律與安培環路定理 本章將焦點轉嚮穩恒電流産生的磁場。係統講解瞭畢奧-薩伐爾定律（Biot-Savart Law），用於計算由微小電流元産生的磁感應強度。隨後，重點闡述瞭安培環路定理（Ampère's Circuital Law）的積分形式（$oint mathbf{H} cdot dmathbf{l} = I_{enc}$），並演示瞭其在電流綫、平麵電流層和螺綫管等具有較高對稱性電流分布中計算磁場強度（$mathbf{H}$）的便捷性。 第六章：磁矢量勢與磁介質 為瞭處理更復雜的磁場問題，本章引入瞭磁矢量勢（Magnetic Vector Potential, $mathbf{A}$）的概念，並建立瞭磁感應強度與矢量勢之間的關係（$mathbf{B} = abla imes mathbf{A}$）。詳細推導瞭矢量勢的泊鬆方程，並討論瞭其在非均勻電流分布問題中的應用。此外，本章深入分析瞭磁性材料（如抗磁性、順磁性和鐵磁性材料）的磁化特性，引入瞭磁化強度（Magnetization Vector, $mathbf{M}$）和磁場強度 $mathbf{H}$ 的關係，並探討瞭磁屏蔽效應。 --- 第二部分：時變場、麥剋斯韋方程組與電磁波（動態場理論的構建） 本部分是全書的理論高潮，將靜場理論拓展到時間依賴的動態場，最終導嚮電磁波的傳播規律。 第七章：法拉第電磁感應定律與電磁場的動態特性 本章核心內容是法拉第電磁感應定律（Faraday's Law of Induction），詳細分析瞭動生電動勢（運動導體切割磁力綫）和感生電動勢（磁場變化）的物理機製。引入瞭位移電流（Displacement Current）的概念，這是理解麥剋斯韋方程組完備性的關鍵一步，它修正瞭安培定律，使其適用於時變場。 第八章：麥剋斯韋方程組的統一形式 本章將前麵所有定律（高斯定理、法拉第定律、安培-麥剋斯韋定律）以矢量微分形式統一起來，形成完整的麥剋斯韋方程組。詳細解釋瞭四個核心方程在物理上的含義，以及它們如何描述電場和磁場之間的相互激發和演化關係。本章會著重討論無源自由空間中電磁場的標量勢和矢量勢的演化方程。 第九章：平麵電磁波的産生與傳播 基於麥剋斯韋方程組，本章推導瞭無源、均勻、各嚮同性介質中平麵電磁波的波動方程。詳細分析瞭電場、磁場和傳播方嚮之間的相互垂直關係（橫波特性）。深入探討瞭亥姆霍茲方程及其在諧振腔和波導分析中的應用基礎。 第十章：電磁波的能量、動量與坡印廷矢量 本章從能量守恒的角度審視電磁場。引入坡印廷矢量（Poynting Vector, $mathbf{S} = frac{1}{mu_0} (mathbf{E} imes mathbf{B})$），精確描述瞭電磁能流動的方嚮和密度。推導瞭電磁場的瞬時功率流密度和平均功率密度，以及電磁波攜帶的動量和輻射壓力，為天綫和微波工程提供瞭重要的能量分析工具。 第十一章：電磁波在介質中的傳播特性 本章處理電磁波在不同材料中的具體傳播現象。詳細分析瞭電磁波在良導體（引入錶麵電阻和趨膚深度 $delta$）、低損耗介質和理想介質中的傳播常數、衰減常數和相位常數。係統解析瞭波在兩種不同介質界麵上的反射與摺射現象，推導瞭菲涅爾（Fresnel）公式，並探討瞭全反射和布儒斯特角。 --- 第三部分：邊界條件、波導與輻射（工程應用導嚮） 本部分將理論知識應用於具體的工程結構和輻射係統中，側重於傳輸綫、波導和天綫等關鍵領域。 第十二章：電磁場邊界條件 精確確定電磁場在不同材料界麵上的行為是解決工程問題的關鍵。本章嚴格推導瞭在界麵處電場和磁場分量的切嚮和法嚮分量的連續性與不連續性條件，這些條件直接來源於麥剋斯韋方程組的積分形式。邊界條件是分析波導、腔體和天綫輻射場的數學基礎。 第十三章：TEM波與傳輸綫 本章將麥剋斯韋方程組應用於一維的傳輸綫係統（如同軸綫、平行雙綫）。推導瞭電壓和電流的綫型微分方程，並求解瞭在無損耗和有損耗情況下的電壓和電流的傳播形式。詳細分析瞭特性阻抗（Characteristic Impedance）、輸入阻抗以及電壓駐波比（VSWR）的概念，並介紹瞭史密斯圓圖（Smith Chart）在阻抗匹配中的應用原理。 第十四章：導引波（波導）理論 本章探討電磁能量在結構引導下的傳輸問題。重點分析瞭矩形波導和圓波導中的橫電波（TE 模）和橫磁波（TM 模）。推導齣波導內的場分布公式，計算瞭截止頻率（Cutoff Frequency）、導波波長和群速度。分析瞭波導中的能量傳輸和損耗機製。 第十五章：電磁輻射與天綫基礎 本章是電磁學與通信工程的橋梁。從小振蕩電流元（如赫茲振子）開始，推導其遠場區的電場和磁場分布，引入瞭輻射電阻的概念。係統講解瞭天綫的基本參數，如輻射方嚮圖（Radiation Pattern）、有效麵積、增益（Gain）和輸入阻抗。通過對半波長偶極子天綫和小型環形天綫的分析，鞏固輻射場的計算方法。 --- 本書特色： 1. 理論深度與廣度兼備： 覆蓋從基礎靜場理論到復雜電磁波傳播及輻射的全方位知識體係。 2. 嚴謹的數學推導： 所有核心公式和定理均提供瞭詳盡的矢量微積分推導過程。 3. 工程實例穿插： 在每個章節後附有精心設計的、與現代工程技術緊密相關的算例分析，加深對物理現象的理解和應用能力。 4. 矢量分析工具箱： 強調瞭直角坐標係、柱坐標係和球坐標係中的矢量微分算子（$ abla, abla cdot, abla imes, abla^2$）的應用技巧。

作者簡介

王金鬆

　　學曆
　　國立成功大學電機係博士
　　國立成功大學電機係碩士
　　國立颱灣師範大學工教係(工職組)學士
　　省立嘉義高工電子科

　　經曆
　　高雄市立中正高工電子科主任
　　正修科大電子工程助理教授(教授電路學)

　　現職
　　兼任高雄應用科大電子工程助理教授
 

第一章 電的基本單位/概念
1-1 單位與級數錶示
1-2 焦耳定理與電壓(伏特)、功率(瓦特)
1-3 庫倫定理與電流(安培)
1-4 歐姆定律 (Ohm’s Law )
1-5 功率(瓦特)與馬力、度、卡路裏
1-6 效率與損失


第二章 電阻器之四大因素
2-1 電阻器之三大因素ρ、A、l
2-2 電阻器之第四項因素---溫度
2-3 電導(西門子，姆歐)
2-4 四色色碼與五色色碼


第三章 電阻器的串聯series與並聯parallel
3-1 電阻器的串聯series
3-2 剋希荷夫電壓定律(Kirchhoff Voltage Law，KVL)
3-3 電阻器串聯考試題型
3-4 電阻器之並聯parallel
3-5 剋希荷夫電流定律(Kirchhoff Current Law，KCL)
3-6 電阻器並聯考試題型
3-7 串並聯混閤電路＆無窮組網路
3-8 惠斯登電橋 Wheatstone bridge
3-9 Δ形與Y型(delta-wyes) 互換
3-10同電位(對稱)短路、斷路法則

第四章 電阻器的網路分析
4-0 剋拉瑪定律 (Cramer’s rule)
4-1 節點電壓法 (Nodal Voltage Method)與OPA
4-2 密爾門等效電壓法(Millman Method)
4-3 迴路電流法 (Loop-Current Method)
4-4 戴維寜等效電路( Thevenin’s Equivalent)
4-5 諾頓等效電路( Norton’s Equivalent)
4-6 電壓源與電流源之互換
4-7 最大功率轉移法(Maximum Power Transfer Method)
4-8 重疊定理 (Super-position )

第五章電容器與電場
5-1 電容器之三大因素ε、d、A
5-2 電容器之用途與電容值大小錶示方式
5-3 電容器之串/並聯與儲能
5-4 電力綫之庫倫吸引力定律：老大
5-5 電力綫之電場強度：老二
5-6 電力綫之電位差：老三

第六章 電感器與磁場
6-1   電感器的總公式
6-2   電感器的感應電動勢---法拉第、愣次
6-3   佛萊明右手/左手定則與安培右手直綫/右手螺鏇定則
6-4   電感器的自感量與互感量
6-5   電感器的四大串/並聯電路與儲能
6-6   變壓器的四大公式
6-7   磁力綫之吸引力定律：老大
6-8   磁力綫之電場強度：老二

序

　　基本電學是高職學生(電機與電子群)高一新生所開設的第一個專業科目，分上、下兩學期，共計6學分。基本電學也是日後高二、高三所有專業科目的計算工具基礎，並且，四技統測專(一)裏200分占100分(50%)、專(二)裏有基本電學實習部分(33%)，分數占100分~166分，多錯一題，即可能多掉一個學校誌願。

　　基本電學是學生剛從國中畢業進入高職後，仍在適應高職學習生態的同時，馬上麵臨生澀的理工科專業科目，學校教師常常為趕進度(上學期教完上冊、下學期教完下冊，各6章，分三次段考，每次6週至少考2章)，速度飛快，而且很多學生會前一章聽不懂、下一章跟著陪葬、期末考整冊完蛋。

　　所以，本書編輯重點：

　　1.讓高一新生能夠循序漸進自學(自修)的淺書，即時補救教學。

　　2.讓高三學生準備四技統測的良書，輕鬆滿分，並清楚掌握近10年之曆屆試題與命題趨勢。

　　3.讓學校教師任教高一班學生的淺學易懂的輔助書籍、任教高三班學生的總復習十全大補丸。

　　本書作者畢業於省立嘉義高工電子科、國立颱灣師範大學工教係、國立成功大學電機工程學係博士，是最基層的技職體係，並集長年補教教學經驗(功力)編輯本書。本書之目標：以作者高職齣身之經曆來協助目前高職學生學習基本電學，並助其一臂之力。

　　本書並得力於二位國立屏東高工2014傑齣畢業生之協助校稿，：邱伯權(颱科大電子係正取第六)與許晉維(放棄北科大、錄取第一科大電子係)，在此一併緻謝。
 

【庫倫定理（Q）】
 
庫倫定理（Coulomb，法國物理學傢查爾斯．奧古斯丁．庫倫，於1785發錶）是電量的單位，符號為Q，單位為C：若導綫中載有1安培的穩定電流，則在1秒內通過導綫橫截麵積所纍積的電量為1庫倫；1庫倫 = 1安培×秒（1A．s）
 
Q = I×t ⇒ 庫倫 = 安培×秒
 
1庫倫亦可定義為：Q = V×C；庫倫 = 伏特×法拉（適用在第五章電容器）
 
Q = I×t = V×C ⇔ 庫倫 = 安培×秒 = 伏特×法拉
 
【電流（安培，I，A）】
 
安培（法國物理學傢安德烈—瑪麗．安培（André-Marie Ampère, 1775-1836），於1818發錶）是電流（current）單位，簡稱為安，符號為I，單位為A。安培是以他的姓氏命名。
 
由Q = I×t 關係式，我們對電流（安培，I，A）定義為：
 
一、電子在導體中受電場的作用，造成電子在導體中流動，簡稱電流（current）。
 
二、 電子流動速率：以電之傳遞現象而言約與光速相同（3×108m/sec）。但實際上單顆電子在導體中實際移動速率極低，約為數吋／秒，移動速度 υ 如龜速。
 
三、電流的定義：每單位時間（秒）所通過導體麵積之電量（庫倫）稱之。
 
(一) Q = 體積×n個電子×e帶電量 = A×L×n×e
 

评分☆☆☆☆☆

作為一名長期與電學打交道的學生，《新基本電學奪分寶典I（3版）》這本書給我留下瞭深刻的印象。它在內容編排上，可謂是下足瞭功夫。從最基礎的電荷、電場、電勢，到復雜的電路分析，本書都進行瞭係統性的梳理。我特彆看重的是它對於“難點”的把握，那些常常讓學生感到睏惑的概念，在這本書裏都得到瞭特彆的關注和詳細的解釋。例如，在講解戴維寜定理和諾頓定理時，作者不僅給齣瞭嚴謹的推導過程，還結閤瞭大量的實例，讓你能夠深刻理解它們在實際電路分析中的應用。此外，本書還非常注重解題方法的歸納和總結，提煉齣瞭許多實用的解題技巧，這對於快速提升解題效率非常有幫助。我個人認為，這本書最齣彩的地方在於它能夠將理論知識與應試技巧完美結閤，它不僅僅是讓你“懂”電學，更是讓你“會”做題，能夠在這種考試的壓力下，準確、高效地拿到分數。這種“奪分”的理念貫穿始終，讓學習過程更有目標性。

评分☆☆☆☆☆

這本《新基本電學奪分寶典I（3版）》真是讓人眼前一亮！我拿到這本書的時候，就感覺它不僅僅是一本教材，更像是一個貼心的學習夥伴。書的裝幀設計非常用心，紙張的質感也很好，翻閱起來很舒服。打開目錄，就能感受到編者在內容編排上的細緻考量。每個章節都圍繞著“奪分”這個核心目標，提供瞭大量的典型例題和練習題，而且題目類型非常豐富，涵蓋瞭從最基礎的概念辨析到復雜的綜閤應用，可以說是麵麵俱到。我特彆喜歡的是書中對每一個知識點的解析，清晰明瞭，而且例題的選擇也非常有代錶性，能夠很好地引導讀者理解抽象的電學原理。很多時候，看教材覺得懂瞭，但一做題就卡殼，這本書恰好解決瞭這個問題，它就像一座橋梁，把理論知識和實際解題技巧緊密地聯係起來。我之前對電學一直有點畏懼，總覺得公式太多、概念太抽象，但通過這本書的學習，我發現電學其實也很有趣，而且掌握瞭正確的方法，學習起來也會事半功倍。這本書讓我對電學學習充滿瞭信心，我已經迫不及待地想深入研究其中的內容瞭！

评分☆☆☆☆☆

我近期接觸到這本《新基本電學奪分寶典I（3版）》，它給我帶來的感覺是“專業且親切”。在內容的組織上，它明顯是經過深思熟慮的，章節之間的邏輯銜接非常順暢，能夠讓讀者按照一個循序漸進的節奏來學習。我非常欣賞的是它在細節之處的嚴謹性，每一個公式的推導都清晰可見，每一個概念的闡釋都精準到位。然而，它又不像一些純學術的書籍那樣生硬，而是通過大量的圖文並茂的講解，讓枯燥的理論變得生動有趣。比如，在解釋電磁感應定律的時候，它采用瞭動態的模擬圖，能夠非常直觀地展示齣磁場變化如何産生感應電流。而且，這本書的題目類型非常多樣，不僅包含瞭經典的考題，還融入瞭近年來考試中齣現的一些新題型，能夠讓讀者提前做好準備。最讓我感到欣慰的是，本書的習題解答部分非常詳細，不僅僅是給齣最終答案，還提供瞭多種解題思路和技巧，讓我在遇到難題時，能夠有更多的啓發和學習方嚮。這本書讓我感覺，學習電學不再是死記硬背，而是真正理解和掌握一門科學。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始拿到《新基本電學奪分寶典I（3版）》的時候，並沒有抱太大的期望，畢竟市麵上的電學書籍琳琅滿目，很多都大同小異。但是，這本書真的給瞭我很大的驚喜。它的內容結構安排得非常閤理，理論講解部分詳略得當，不會過於冗長，也不會過於簡略，精準地抓住瞭核心概念。更絕的是，它在每個知識點後麵都緊跟著配套的例題和習題，這些題目不僅僅是簡單重復，而是層層遞進，從易到難，從基礎到拔高，非常有針對性。我尤其欣賞的是它對一些易錯點和難點的梳理，用黑體字或者特殊標注的方式強調齣來，讓你一眼就能看到，避免瞭自己反復試錯的痛苦。而且，這本書的語言風格也很接地氣，不像一些學術著作那樣枯燥乏味，讀起來感覺很輕鬆，也更容易理解。對於我這種基礎相對薄弱的學習者來說，這本書簡直是雪中送炭，讓我能夠係統地、有條理地梳理和鞏固電學知識，相信在它的幫助下，我的電學成績一定會有質的飛躍。

评分☆☆☆☆☆

我最近入手瞭這本《新基本電學奪分寶典I（3版）》，這真的是一本讓我驚喜萬分的書！我個人對電學一直都抱著一種又愛又怕的態度，因為它既是許多工程技術的基礎，但同時又充滿瞭復雜的理論和公式。這本書最大的亮點在於它非常善於把抽象的概念具體化、形象化。它不僅僅給齣瞭枯燥的定義和公式，更通過大量生動形象的圖示和案例，讓你能夠直觀地理解電學原理。比如，在講解電流和電壓時，它用瞭非常巧妙的比喻，讓我瞬間就明白瞭它們之間的關係。而且，書中的題目設計非常有梯度，從最基礎的選擇題到需要深度思考的應用題，應有盡有。最讓我印象深刻的是，它還附帶瞭詳細的解題思路和技巧，不僅僅是給齣答案，更是告訴你“為什麼”是這個答案，以及在解題過程中可以運用哪些方法。這對於我這種喜歡刨根問底的學習者來說，實在是太寶貴瞭。讀這本書，感覺就像有一位經驗豐富的老師在你身邊一步一步地指導你，讓你在不知不覺中就掌握瞭電學知識。