《工程電磁場》教材譯后感

趙彥珍,馬西奎,應柏青

(西安交通大學電氣工程學院,陜西西安 710049）

《工程電磁場》教材譯后感

趙彥珍,馬西奎,應柏青

(西安交通大學電氣工程學院,陜西西安 710049）

美國普渡大學海特編寫的《Engineering Electromagnetics》是一本經典的電磁場與波教材。本文從該教材的內容選擇、寫作風格和出版形式等方面,詳細介紹了其編寫特色,闡述了作者翻譯這本經典教材的一些感想,并為我們今后的電磁場教材編寫工作提出了一些具體的建議和要求。

電磁場課程;教材建設;國外教材

0 引言

美國普渡大學William·H·海特教授編寫的《Engineering Electrom agnetics》[1]是一本非常經典的電磁場與電磁波教材。該書先后出版了7版。第1版出于 1958年,第7版于 2006年出版。2009年1月由西安交通大學出版社出版了其第7版的中譯本《工程電磁場》[2]。一本教材為什么能經歷50余年之久仍持續暢銷,我們正是帶著這個疑問開始閱讀翻譯此書的。在整個翻譯過程中,總會將該書內容及表述形式與我國相應的教材加以比較,獲得一些啟示和想法。本文就將筆者的心得體會述及于此,希望對我們今后的教材編寫工作有所幫助。

1 教材編著特色

(1)內容選擇

《Engineering Electromagnetics》一書的始終目標是使學生能夠自主學習。因此,該書作者在新版的內容選擇方面,仍然按照課程的要求,遵循人們的認識規律循序漸進地進行。本書內容共有14章,按照靜電場、恒定磁場、時變電磁場、傳輸線以及均勻平面電磁波這樣的順序安排。全書體現了由簡到繁、由特殊到一般的原則并貫穿于每一章節的具體內容中。例如,在第4章“能量和電位”的部分,首先詳細考察了點電荷在電場中運動時消耗的能量,得出在靜電場中,電場力做功與所選取的路徑無關的結論;在此基礎上,定義新概念電位差和電位;緊接著又從討論點電荷的電位表達式出發,再一次證明電場力做功與所選取的路徑無關的結論;接著根據疊加原理,得出點電荷系統電位及其保守性;最后,在讀者對點電荷電位場熟悉之后,引出并認識連續電荷分布的電位場。

新版內容中最大變化是重新編寫了傳輸線內容,并放置在電磁波章節之前的第11章。將傳輸線的處理與電路定理的方法銜接起來,專門以電壓和電流形式介紹波的現象與應用。將電感和電容的概念作為已知參數來處理,不依賴于其它任何章節。從讀者熟悉的電路定理出發,得到傳輸線方程,進一步理解和掌握在傳輸線中波的傳播特性。這樣,讀者會感覺親切自然和更容易理解,也便于教師對教學內容的選擇。另一方面,從第12章至14章依次為均勻平面電磁波、平面電磁波的反射和散射以及導波和輻射,關于均勻平面電磁波的內容介紹顯得更加系統有條理。

國外教材十分注重內容的及時更新。這本書的新版也不例外。例如,本書增加了光導纖維一節的內容。新版書對第6版中約40%的習題做了更新,增加了許多新習題。

新版每一章內容中,仍然給出了在正文中穿插的大量例題,幫助讀者加強對新學概念的理解。安排了許多練習題,還給出了精選的每章末習題,每道練習題之后都給出了答案。該書還幫助讀者立刻檢查對所學內容的理解程度,幫助讀者練習所學過的知識。每章末的奇數題號習題,在附錄中給出答案。

(2)寫作風格

本書注重基本概念講述,重點強調物理解釋,采用一些通俗易懂的方法,對數學證明進行簡要說明而不做嚴格詳細推導。例如,在講述通量密度的散度概念時,作者首先給出了通量密度散度的物理解釋,即“當閉合曲面所包圍的體積減小至零時,通量密度A的散度則表示從單位體積的表面穿出的通量的流量”。這樣,在未進行數學推導的條件下即可定性地獲取一個矢量場散度的信息。緊接著,作者又給出兩個生活實例,進一步幫助讀者加深對散度概念的理解。一個是浴缸閥門打開后水流速度矢量的散度,一個是被釘子剛扎破輪胎外泄的空氣速度矢量的散度。我們籍此例子會認識:如果某一矢量的散度為正,說明該點存在著矢量的源;如果散度為負,說明該點存在著矢量的溝;如果散度為零,說明其中不存在源和溝。

本書還從實驗定律出發,并用矢量符號表示每一定律,最后應用定律求解一些簡單的問題。這樣,可以逐漸加強讀者對矢量分析和電磁場的熟悉程度,增強讀者的學習興趣和信心。例如,作者詳細介紹了法拉第制作的一對同心金屬球殼實驗裝置及實驗結果,引出電通量密度的物理概念;進一步對此實驗結果進行總結,得出實驗定律,即高斯定律。作者在文中介紹了法拉第,提到了眾所周知的感應電動勢實驗竟是在他所制作的同心球殼實驗前完成的;作者還介紹了最偉大數學家之一的高斯,不僅用文字闡述了高斯定律,而且用數學公式表達了這一定律。讀者不由自主地想知道高斯是如何用數學公式表達這一定律?這樣,書中穿插一些歷史過程,著名科學家事跡,內容生動有趣,還有助于讀者樹立遠大的科學理想。

本書注重形式服務于內容。教材中的彩色插圖簡潔逼真,有助于讀者對基本概念和基本現象的理解。教材中的每一章都推薦了與本章內容相關的參考文獻,并對每個參考文獻都做了簡要介紹評論,以利于讀者通過參考書進一步獲取相關知識。

(3)出版形式

本書注重出版立體化,包括教材圖書、學生用多媒體課件和教師用習題解答手冊等。新版教材附有一張CD光盤,其中包含了與教材緊密聯系的人機交互式計算機演示程序,提供了小測驗有助于進一步學習,還設計了許多動畫演示,以使書中描述的一些電磁現象更加形象。此外,讀者還可從教材配套網頁中下載相關教學資源。

2 感想和建議

編著一本思路清晰、富有情趣和易于理解的電磁場教材,必須要求:

(1)編著者必須具有深厚的理論知識和豐富的實踐經驗。作者海特教授獲普渡大學學士學位和碩士學位,伊利諾斯大學博士學位,在電氣工程領域有著深厚廣泛的理論知識,在工業企業工作了四年之久。他被聘為普渡大學教授之后,獲得大學最佳教師獎等多項教學獎。我們必須注重自己本身素質的提高,積極參加教學和科研工作,積極主動與學生交流,了解他們的困難和需求。

(2)我們對基本概念和基本定律可以借鑒國外教材,注重其物理解釋,陳述要盡量細致,從簡單示例引出普通道理。避免過于冷淡嚴肅。避免過多的繁瑣的公式推導。

(3)我們應突出教材的編著特色。每當讀者發現一本新教材的時候,總是竭力尋找書中有哪些內容是新穎的,與眾不同的。

(4)編著者應注重教材內容的更新實用。國內再版教材更新的內容少,再版周期長。我們應重視教材更新工作,努力積累工程實際經驗,以保證教材內容的先進性和實用性。

(5)近年來,盡管我們教材出版質量有大幅提高,但與國外教材出版相比還有很大差距。例如,教材中的插圖幾乎沒有采用彩色印刷,紙張質量也不夠好,有待于出版社改進。

3 結語

“電磁場”課程是高校電氣信息類專業的一門專業技術基礎課,而電磁場教材建設是“電磁場”課程建設的重要內容。通過本文介紹的“工程電磁場”教材的編寫特色,我們應借鑒國外優秀經典電磁場教材的內涵,努力提高自身素質,以科學和認真的態度,提高我國電磁場教材建設的水平。

[1] W illiam H.Hayt,Jr.,John A.Buck.Engineering Electromagnetics(7th edition)[M].M cG raw-Hill,2006

[2] 趙彥珍,李瑞成,孫曉華.工程電磁場[M].西安:西安交通大學出版社,2009

Thoughts on Translating the Textbook of Engineering Electromagnetics

ZHAO Yan-zhen,MA Xi-kui,YING Bai-qing

(Schoolo f Electrical Engineer ing,X i'an Jiaotong University,X i'an 710049,China)

《Engineering Electromagnetics》 w ritten by professorW illiam H.Haytwho served at Purdue University in Am erica is one of them ost tex tbooks on classical electrom agnetic field and wave.In this paper,the features of the textbook are introduced in some aspects including organizing main contents,w riting style and publishing form s.Some thoughts on translating the textbook also are represented.And,some concrete suggestions are p roposed for our domestic electrom agnetic field textbook construction.

electromagnetic field course;textbook construction;foreign textbook

TM 153

A

1008-0686(2011)02-0091-03

2010-08-30;

2010-12-01

趙彥珍(1967-),女,博士,副教授,主要從事電磁場理論及其數值分析方面的教學和研究工作,E-mail:zhaoyzh@m ail.xjtu.edu.cn