圖解電磁學：從概念到應用，鞏固理工基礎的82堂課

本書將以圖為主，數學式為輔，說明電磁學中，電、磁、電磁波的基礎知識與運作機制。為了提升讀者的興趣、加深讀者的理解，書中也加入了一些問答與專欄文章。

一開始，我們會介紹電學與磁學的歷史發展，以及電磁學的數學基礎（第1章）。再來會說明電荷與介電質產生的靜電場（第2～4章），以及電流與磁性體產生的靜磁場（第5～7章）。然後會說明隨時間改變之電場與磁場間的交互作用，即電磁感應（第8～9章），將其整理成電磁學的基本方程式——馬克士威方程組與電磁波（第10～11章），也會簡單說明相對論性電磁學的發展。

本書內容為理工科系大一、大二會學到的知識。但如果您對物理有興趣的話，即使是高中生也能輕鬆閱讀。另外，若商務人士想再試著重學一遍電磁學的話，本書十分適合做為教材。特別是對想參加日本第三種電氣主任技術者考試的考生來說，本書會有很大的幫助。

本書每一節皆由說明文字與說明圖構成，分佔左右兩頁。各章章末有有趣的四選一選擇題，以及描述最新相關消息的專欄文章，以提起讀者的興趣。另外，各章最後都會公布與該章各節內容有關之問題的答案，以提升讀者的理解程度。

如果本書能成為您喜歡上電磁學、物理學，喜歡上這個遼闊的科學界的契機，那就太棒了。

2023年2月
山崎耕造

本書將以圖為主，數學式為輔，說明電磁學中，電、磁、電磁波的基礎知識與運作機制。為了提升讀者的興趣、加深讀者的理解，書中也加入了一些問答與專欄文章。

一開始，我們會介紹電學與磁學的歷史發展，以及電磁學的數學基礎（第1章）。再來會說明電荷與介電質產生的靜電場（第2～4章），以及電流與磁性體產生的靜磁場（第5～7章）。然後會說明隨時間改變之電場與磁場間的交互作用，即電磁感應（第8～9章），將其整理成電磁學的基本方程式——馬克士威方程組與電磁波（第10～11章），也會簡單說明相對論性電磁學的發展。

本書內容為理工科...

前言

〈基礎篇〉
第1章 電磁學的基礎
1-1 電與磁的發現與歷史
1-2 力與場的概念
1-3 純量與向量
1-4 向量場的內積與外積
1-5 場的微分
1-6 場的積分
1-7 基本單位與物理量因次
1-8 基本單位的定義
四選一選擇題／專欄1

〈電荷、靜電場篇〉
第2章 靜電力
2-1 靜電力
2-2 電荷與基本電荷
2-3 靜電感應與靜電屏蔽
2-4 導體與絕緣體
2-5 質量與電荷的守恆
2-6 庫侖定律
2-7 疊加原理
四選一選擇題／專欄2

第3章 電荷與電場
3-1 電力線的定義
3-2 電通量、電通量密度、邊界條件
3-3 電場的定義
3-4 電位的定義
3-5 重力場與電場的比較
3-6 平板與球的電位
3-7 電場的高斯定律（積分形式）
3-8 導體與鏡像法
四選一選擇題／專欄3

第4章 介電質
4-1 介電極化
4-2 電容
4-3 各種電容①
4-4 各種電容②
4-5電容器的並聯與串聯
4-6 靜電能量與電容率
4-7 平行板的受力
4-8 介電質電容器
四選一選擇題／專欄4

〈電流、靜磁場篇〉
第5章 直流電路
5-1 電流與電阻
5-2 歐姆定律
5-3 電力與焦耳熱
5-4 電流與水流的迴路比較與阻礙
5-5 電阻合成
5-6 電源電路
5-7 克希荷夫定律
四選一選擇題／專欄5

第6章 電流與磁場
6-1 電流產生的磁場
6-2 安培定律
6-3 對電流施力的磁力
6-4 電場或磁場內的帶電粒子
6-5 導線的形狀與磁場結構
6-6 必歐—沙伐定律
6-7 高斯磁定律
四選一選擇題／專欄6

第7章 磁性體
7-1 磁極化
7-2 比較帶電體與磁性體
7-3 電路與磁路的比較
7-4 從虛擬磁荷詮釋到電流線元素詮釋
7-5 磁矩
7-6 磁石的微觀結構
7-7 磁滯迴線
7-8 順磁性、強磁性、反磁性
四選一選擇題／專欄7

〈變動磁場篇〉
第8章 電磁感應
8-1 冷次定律
8-2 法拉第的實驗
8-3 法拉第的電磁感應定律
8-4 移動導線的感應電動勢
8-5 自感
8-6 互感
8-7 線圈的自感係數與磁能
8-8 弗萊明左手、右手定則與電動機、發電機
四選一選擇題／專欄8

第9章 電路與交流電
9-1 單相交流發電的原理
9-2 三相交流發電
9-3 電流、電壓的有效值
9-4 電感電路
9-5 電容電路
9-6 以複數表示阻抗
9-7 功率因數與有效功率
四選一選擇題／專欄9

〈電磁方程式篇〉
第10章 馬克士威方程組
10-1 引入位移電流
10-2 安培定律的推廣
10-3 積分形式的馬克士威方程組①
10-4 積分形式的馬克士威方程組②
10-5 高斯散度定理
10-6 斯托克斯旋度定理
10-7 微分形式的馬克士威方程組
四選一選擇題／專欄10

第11章 電磁波
11-1 電磁波的波動方程式
11-2 電磁波的生成
11-3 依頻率為電磁波分類
11-4 電磁波的能量
11-5 純量位與向量位
11-6 勞侖茲變換
11-7 相對論性電磁學
四選一選擇題／專欄11

資料1 本書使用的物理量符號
資料2 電磁學基本定律（整理）

參考文獻
索引

專欄
專欄1 發現神奇的超距力而獲得諾貝爾獎！？
專欄2 平方反比完全正確嗎！？
專欄3 雷其實是往上打！？
專欄4 電雙層電容器的應用！？
專欄5 從愛迪生燈泡到LED燈泡！？
專欄6 超導磁石活躍於醫療界！？
專欄7 使水分離的摩西效應！？
專欄8 使用最多電力的裝置是電動馬達！？
專欄9 為什麼日本國內東西兩邊的交流電頻率不同！？
專欄10 磁單極存在嗎！？
專欄11 用弦與膜說明重力與電磁力的差異！？

前言

〈基礎篇〉
第1章 電磁學的基礎
1-1 電與磁的發現與歷史
1-2 力與場的概念
1-3 純量與向量
1-4 向量場的內積與外積
1-5 場的微分
1-6 場的積分
1-7 基本單位與物理量因次
1-8 基本單位的定義
四選一選擇題／專欄1

〈電荷、靜電場篇〉
第2章 靜電力
2-1 靜電力
2-2 電荷與基本電荷
2-3 靜電感應與靜電屏蔽
2-4 導體與絕緣體
2-5 質量與電荷的守恆
2-6 庫侖定律
2-7 疊加原理
四選一選擇題／專欄2

第3章 電荷與電場
3-1 電力線的定義
3-2 電通量、電通量密度、邊界條件
3-3 電場的定義
3-4 電位的定義...