کتاب الکترومغناطیس

معرفی کتاب الکترومغناطیس

کتاب الکترونیکی «الکترومغناطیس (ترجمه از ویرایش سوم)» نوشتهٔ جوزف ا. ادمینیستر و با ترجمهٔ مقداد آشتیانی و محمد جواد سنجری توسط انتشارات تایماز منتشر شده است. این کتاب یکی از منابع مطرح برای درس الکترومغناطیس در رشته‌های مهندسی برق و فیزیک به شمار می‌رود و به بررسی مفاهیم پایه، قوانین و کاربردهای الکترومغناطیس می‌پردازد. نسخه الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب الکترومغناطیس

این کتاب ترجمهٔ ویرایش سوم از مجموعهٔ معروف شومز است که به طور خاص برای دانشجویان و علاقه‌مندان به مباحث الکترومغناطیس تهیه شده است. ساختار کتاب بر پایهٔ آموزش مفاهیم کلیدی و ارائهٔ مثال‌ها و مسائل حل‌شده بنا شده و تلاش شده تا با بیانی مختصر و کاربردی، مفاهیم پیچیدهٔ میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی، معادلات ماکسول، اپراتورهای برداری و دیگر موضوعات مرتبط را توضیح دهد. در این ویرایش، فصل‌هایی مانند مقدمه، گرادیان، دیورژانس، کرل و لاپلاسین، میدان مغناطیسی و شرایط مرزی، میدان‌های متغیر با زمان و معادلات ماکسول بازنویسی و به‌روزرسانی شده‌اند. همچنین فصل‌هایی مانند خطوط انتقال به گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توانند به صورت مستقل نیز مطالعه شوند. کتاب با حذف چهار فصل پایانی نسخهٔ اصلی (امواج الکترومغناطیسی، خطوط انتقال، موجبرها و آنتن‌ها) متناسب با سرفصل‌های دانشگاهی ایران تنظیم شده است. رویکرد کتاب بر حل مسئله و آموزش گام‌به‌گام روش‌های تحلیلی است و هر فصل شامل مجموعه‌ای از مسائل حل‌شده و تمرین‌های تکمیلی است.

خلاصه کتاب الکترومغناطیس

این کتاب با مروری بر تاریخچهٔ پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی آغاز می‌شود و به تدریج مفاهیم بنیادی مانند بار الکتریکی، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی، نیروها، شار و پتانسیل را معرفی می‌کند. در ادامه، سیستم یکاها و نحوهٔ استفاده از بردارها در تحلیل مسائل الکترومغناطیس شرح داده می‌شود. بخش‌های بعدی به بررسی قوانین اساسی مانند قانون کولن، قانون گوس، قانون آمپر و قانون فارادی می‌پردازند و نقش آن‌ها را در توصیف رفتار میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی توضیح می‌دهند. اپراتورهای ریاضی مهم مانند گرادیان، دیورژانس، کرل و لاپلاسین معرفی و کاربرد آن‌ها در تحلیل میدان‌ها بررسی می‌شود. معادلات ماکسول به عنوان چارچوب اصلی الکترومغناطیس کلاسیک مطرح می‌شوند و ارتباط میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی متغیر با زمان را نشان می‌دهند. کتاب با ارائهٔ مثال‌ها و مسائل متنوع، دانشجو را با روش‌های حل تحلیلی و کاربردی مسائل آشنا می‌کند و در هر فصل، تمرین‌هایی برای تثبیت یادگیری ارائه شده است. همچنین به موضوعاتی مانند ظرفیت، مواد دی‌الکتریک، معادلات لاپلاس و پواسن، شرایط مرزی، القای الکترومغناطیسی، جریان‌های جابجایی و خطوط انتقال نیز پرداخته می‌شود.

چرا باید کتاب الکترومغناطیس را خواند؟

این کتاب با تمرکز بر آموزش مفاهیم پایه و روش‌های حل مسئله، به دانشجویان کمک می‌کند تا درک عمیق‌تری از مباحث الکترومغناطیس پیدا کنند. وجود مثال‌های حل‌شده و تمرین‌های متنوع، امکان تمرین و تسلط بر مباحث را فراهم می‌کند. همچنین ساختار کتاب به گونه‌ای است که می‌تواند هم به عنوان منبع اصلی و هم به عنوان کتاب کمکی برای مرور مطالب مورد استفاده قرار گیرد. حذف بخش‌های غیرضروری برای سرفصل‌های دانشگاهی ایران، مطالعهٔ کتاب را هدفمندتر کرده است.

خواندن کتاب الکترومغناطیس را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

این کتاب برای دانشجویان مهندسی برق، فیزیک و رشته‌های مرتبط که درس الکترومغناطیس را می‌گذرانند یا قصد مرور مفاهیم این درس را دارند مناسب است. همچنین برای داوطلبان آزمون‌های کارشناسی ارشد و دکتری و افرادی که به دنبال تقویت مهارت حل مسئله در این حوزه هستند، مفید خواهد بود.

فهرست کتاب الکترومغناطیس

- فصل ۱: موضوع الکترومغناطیس مروری بر تاریخچه، مفاهیم پایه، بار الکتریکی، میدان‌ها و نیروها، معرفی سیستم یکاها و بردارها.- فصل ۲: آنالیز برداری آموزش جبر برداری، دستگاه‌های مختصات، توابع برداری و عملیات‌های برداری مورد نیاز در الکترومغناطیس.- فصل ۳: قانون کولن و میدان الکتریکی بررسی قانون کولن، شدت میدان الکتریکی، توزیع‌های بار و کاربردهای آن.- فصل ۴: قانون گوس و شار الکتریکی معرفی قانون گوس، شار الکتریکی و کاربردهای آن در حل مسائل.- فصل ۵: گرادیان، دیورژانس، کرل و لاپلاسین شرح اپراتورهای ریاضی مهم و کاربرد آن‌ها در تحلیل میدان‌ها.- فصل ۶: الکترواستاتیک، کار، انرژی و پتانسیل بررسی کار و انرژی در میدان‌های الکتریکی ساکن و مفهوم پتانسیل الکتریکی.- فصل ۷: جریان‌های الکتریکی و شرایط مرزی معرفی جریان‌های جابجایی و رسانشی، مقاومت، چگالی جریان و شرایط مرزی.- فصل ۸: ظرفیت و مواد دی‌الکتریک بررسی قطبی‌شدگی، ظرفیت، خازن‌ها و انرژی ذخیره‌شده در خازن‌ها.- فصل ۹: معادله لاپلاس و پواسن حل معادلات لاپلاس و پواسن در دستگاه‌های مختصات مختلف و کاربردهای آن‌ها.- فصل ۱۰: میدان مغناطیسی و شرایط مرزی بررسی میدان مغناطیسی، شرایط مرزی و نیروهای مغناطیسی.- فصل ۱۱: القای الکترومغناطیسی معرفی قانون فارادی، خودالقایی، القای متقابل و مدارهای مغناطیسی.- فصل ۱۲: قانون آمپر و مدارهای مغناطیسی کاربرد قانون آمپر در تحلیل مدارهای مغناطیسی و پیچه‌های مرکب.- فصل ۱۳: میدان‌های متغیر با زمان و معادلات ماکسول بررسی معادلات ماکسول برای میدان‌های استاتیک و متغیر با زمان و کاربردهای آن‌ها.

بخشی از کتاب الکترومغناطیس

«پدیده‌های مغناطیسی و الکتریسیته از دیر باز برای انسان‌ها شناخته شده بوده است. ویژگی کهربایی یکی از مثال‌های پدیده الکتریسیته است. هنگامی که یک کهربا بر روی یک تکه پارچه مالش داده می‌شود، میدان الکتریکی ایجاد می‌کند که توانایی جذب اشیاء سبک مانند کاغذهای خرد شده را دارد. در اثر سایش موی سر به یک لباس پشمی، جرقه‌هایی ایجاد می‌شود که در تاریکی قابل دیدن هستند. رعد بین ابرها (یا بین ابرها و زمین) مثال آشنای دیگری از پدیده‌های الکتریکی است. لباس پشمی و ابرهای باردار، میدان الکتریکی ایجاد می‌کنند و در پی آن جرقه پدید می‌آید. سنگ‌های معدنی مغناطیسی شده یا معمولی که فلزاتی مانند آهن را به خود جذب می‌کنند، نمونه‌های آشنایی از پدیده‌های مغناطیسی هستند.بارهای الکتریسیته ساکن توسط قانون کولن بیان گردید. میدان‌هایی که با زمان تغییر نمی‌کنند، مانند میدان‌های الکتروستاتیکی و مگنتواستاتیکی نیز با استفاده از مدل‌ها و روابط ریاضی معرفی شدند. مطالعه اثرات متقابل میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی و رفتار متغیر با زمان آن‌ها در قرن نوزدهم منجر به پیشرفت به سزایی گردید. اورستد مشاهده نمود که جریان الکتریکی، یک میدان مغناطیسی تولید می‌کند. فارادی درستی این موضوع که یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان، میدان الکتریکی ایجاد می‌کند را به اثبات رسانید. هانری آهنربای الکتریکی را ساخت و خود القایی را کشف نمود. ماکسول با معرفی مفهوم جریان جابجایی، مبنای ریاضی میدان‌های الکترومغناطیسی و موج را گسترش داد. این معادلات اکنون با نام معادلات ماکسول شناخته می‌شوند. هرتز به صورت عملی انتشار موج‌های الکترومغناطیسی که با معادلات ماکسول پیش‌بینی می‌شد را اثبات کرد. علیرغم سادگی، معادلات ماکسول بسیار جامع هستند، زیرا می‌توانند برای توصیف همه پدیده‌های الکترومغناطیسی کلاسیک از میدان‌های استاتیک تا القای بیشتری در این زمینه به دست آمد و آنچه که امروزه به عنوان الکترومغناطیس کلاسیک شناخته می‌شود، به اوج خود رسید.»