赵彦珍,马西奎,应柏青

(西安交通大学电气工程学院,陕西西安 710049）

《工程电磁场》教材译后感

赵彦珍,马西奎,应柏青

(西安交通大学电气工程学院,陕西西安 710049）

美国普渡大学海特编写的《Engineering Electromagnetics》是一本经典的电磁场与波教材。本文从该教材的内容选择、写作风格和出版形式等方面,详细介绍了其编写特色,阐述了作者翻译这本经典教材的一些感想,并为我们今后的电磁场教材编写工作提出了一些具体的建议和要求。

电磁场课程;教材建设;国外教材

0 引言

美国普渡大学William·H·海特教授编写的《Engineering Electrom agnetics》[1]是一本非常经典的电磁场与电磁波教材。该书先后出版了7版。第1版出于 1958年,第7版于 2006年出版。2009年1月由西安交通大学出版社出版了其第7版的中译本《工程电磁场》[2]。一本教材为什么能经历50余年之久仍持续畅销,我们正是带着这个疑问开始阅读翻译此书的。在整个翻译过程中,总会将该书内容及表述形式与我国相应的教材加以比较,获得一些启示和想法。本文就将笔者的心得体会述及于此,希望对我们今后的教材编写工作有所帮助。

1 教材编著特色

(1)内容选择

《Engineering Electromagnetics》一书的始终目标是使学生能够自主学习。因此,该书作者在新版的内容选择方面,仍然按照课程的要求,遵循人们的认识规律循序渐进地进行。本书内容共有14章,按照静电场、恒定磁场、时变电磁场、传输线以及均匀平面电磁波这样的顺序安排。全书体现了由简到繁、由特殊到一般的原则并贯穿于每一章节的具体内容中。例如,在第4章“能量和电位”的部分,首先详细考察了点电荷在电场中运动时消耗的能量,得出在静电场中,电场力做功与所选取的路径无关的结论;在此基础上,定义新概念电位差和电位;紧接着又从讨论点电荷的电位表达式出发,再一次证明电场力做功与所选取的路径无关的结论;接着根据叠加原理,得出点电荷系统电位及其保守性;最后,在读者对点电荷电位场熟悉之后,引出并认识连续电荷分布的电位场。

新版内容中最大变化是重新编写了传输线内容,并放置在电磁波章节之前的第11章。将传输线的处理与电路定理的方法衔接起来,专门以电压和电流形式介绍波的现象与应用。将电感和电容的概念作为已知参数来处理,不依赖于其它任何章节。从读者熟悉的电路定理出发,得到传输线方程,进一步理解和掌握在传输线中波的传播特性。这样,读者会感觉亲切自然和更容易理解,也便于教师对教学内容的选择。另一方面,从第12章至14章依次为均匀平面电磁波、平面电磁波的反射和散射以及导波和辐射,关于均匀平面电磁波的内容介绍显得更加系统有条理。

国外教材十分注重内容的及时更新。这本书的新版也不例外。例如,本书增加了光导纤维一节的内容。新版书对第6版中约40%的习题做了更新,增加了许多新习题。

新版每一章内容中,仍然给出了在正文中穿插的大量例题,帮助读者加强对新学概念的理解。安排了许多练习题,还给出了精选的每章末习题,每道练习题之后都给出了答案。该书还帮助读者立刻检查对所学内容的理解程度,帮助读者练习所学过的知识。每章末的奇数题号习题,在附录中给出答案。

(2)写作风格

本书注重基本概念讲述,重点强调物理解释,采用一些通俗易懂的方法,对数学证明进行简要说明而不做严格详细推导。例如,在讲述通量密度的散度概念时,作者首先给出了通量密度散度的物理解释,即“当闭合曲面所包围的体积减小至零时,通量密度A的散度则表示从单位体积的表面穿出的通量的流量”。这样,在未进行数学推导的条件下即可定性地获取一个矢量场散度的信息。紧接着,作者又给出两个生活实例,进一步帮助读者加深对散度概念的理解。一个是浴缸阀门打开后水流速度矢量的散度,一个是被钉子刚扎破轮胎外泄的空气速度矢量的散度。我们籍此例子会认识:如果某一矢量的散度为正,说明该点存在着矢量的源;如果散度为负,说明该点存在着矢量的沟;如果散度为零,说明其中不存在源和沟。

本书还从实验定律出发,并用矢量符号表示每一定律,最后应用定律求解一些简单的问题。这样,可以逐渐加强读者对矢量分析和电磁场的熟悉程度,增强读者的学习兴趣和信心。例如,作者详细介绍了法拉第制作的一对同心金属球壳实验装置及实验结果,引出电通量密度的物理概念;进一步对此实验结果进行总结,得出实验定律,即高斯定律。作者在文中介绍了法拉第,提到了众所周知的感应电动势实验竟是在他所制作的同心球壳实验前完成的;作者还介绍了最伟大数学家之一的高斯,不仅用文字阐述了高斯定律,而且用数学公式表达了这一定律。读者不由自主地想知道高斯是如何用数学公式表达这一定律?这样,书中穿插一些历史过程,著名科学家事迹,内容生动有趣,还有助于读者树立远大的科学理想。

本书注重形式服务于内容。教材中的彩色插图简洁逼真,有助于读者对基本概念和基本现象的理解。教材中的每一章都推荐了与本章内容相关的参考文献,并对每个参考文献都做了简要介绍评论,以利于读者通过参考书进一步获取相关知识。

(3)出版形式

本书注重出版立体化,包括教材图书、学生用多媒体课件和教师用习题解答手册等。新版教材附有一张CD光盘,其中包含了与教材紧密联系的人机交互式计算机演示程序,提供了小测验有助于进一步学习,还设计了许多动画演示,以使书中描述的一些电磁现象更加形象。此外,读者还可从教材配套网页中下载相关教学资源。

2 感想和建议

编著一本思路清晰、富有情趣和易于理解的电磁场教材,必须要求:

(1)编著者必须具有深厚的理论知识和丰富的实践经验。作者海特教授获普渡大学学士学位和硕士学位,伊利诺斯大学博士学位,在电气工程领域有着深厚广泛的理论知识,在工业企业工作了四年之久。他被聘为普渡大学教授之后,获得大学最佳教师奖等多项教学奖。我们必须注重自己本身素质的提高,积极参加教学和科研工作,积极主动与学生交流,了解他们的困难和需求。

(2)我们对基本概念和基本定律可以借鉴国外教材,注重其物理解释,陈述要尽量细致,从简单示例引出普通道理。避免过于冷淡严肃。避免过多的繁琐的公式推导。

(3)我们应突出教材的编著特色。每当读者发现一本新教材的时候,总是竭力寻找书中有哪些内容是新颖的,与众不同的。

(4)编著者应注重教材内容的更新实用。国内再版教材更新的内容少,再版周期长。我们应重视教材更新工作,努力积累工程实际经验,以保证教材内容的先进性和实用性。

(5)近年来,尽管我们教材出版质量有大幅提高,但与国外教材出版相比还有很大差距。例如,教材中的插图几乎没有采用彩色印刷,纸张质量也不够好,有待于出版社改进。

3 结语

“电磁场”课程是高校电气信息类专业的一门专业技术基础课,而电磁场教材建设是“电磁场”课程建设的重要内容。通过本文介绍的“工程电磁场”教材的编写特色,我们应借鉴国外优秀经典电磁场教材的内涵,努力提高自身素质,以科学和认真的态度,提高我国电磁场教材建设的水平。

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

[2] 赵彦珍,李瑞成,孙晓华.工程电磁场[M].西安:西安交通大学出版社,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

赵彦珍(1967-),女,博士,副教授,主要从事电磁场理论及其数值分析方面的教学和研究工作,E-mail:zhaoyzh@m ail.xjtu.edu.cn