趙彥珍,馬西奎,應(yīng)柏青

(西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,陜西西安 710049）

《工程電磁場》教材譯后感

趙彥珍,馬西奎,應(yīng)柏青

(西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,陜西西安 710049）

美國普渡大學(xué)海特編寫的《Engineering Electromagnetics》是一本經(jīng)典的電磁場與波教材。本文從該教材的內(nèi)容選擇、寫作風(fēng)格和出版形式等方面,詳細(xì)介紹了其編寫特色,闡述了作者翻譯這本經(jīng)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(shè);國外教材

0 引言

美國普渡大學(xué)William·H·海特教授編寫的《Engineering Electrom agnetics》[1]是一本非常經(jīng)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(xué)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(jīng)歷50余年之久仍持續(xù)暢銷,我們正是帶著這個(gè)疑問開始閱讀翻譯此書的。在整個(gè)翻譯過程中,總會(huì)將該書內(nèi)容及表述形式與我國相應(yīng)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(huì)述及于此,希望對(duì)我們今后的教材編寫工作有所幫助。

1 教材編著特色

(1)內(nèi)容選擇

《Engineering Electromagnetics》一書的始終目標(biāo)是使學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)。因此,該書作者在新版的內(nèi)容選擇方面,仍然按照課程的要求,遵循人們的認(rèn)識(shí)規(guī)律循序漸進(jìn)地進(jìn)行。本書內(nèi)容共有14章,按照靜電場、恒定磁場、時(shí)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(xiàn)了由簡到繁、由特殊到一般的原則并貫穿于每一章節(jié)的具體內(nèi)容中。例如,在第4章“能量和電位”的部分,首先詳細(xì)考察了點(diǎn)電荷在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)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(guān)的結(jié)論;在此基礎(chǔ)上,定義新概念電位差和電位;緊接著又從討論點(diǎn)電荷的電位表達(dá)式出發(fā),再一次證明電場力做功與所選取的路徑無關(guān)的結(jié)論;接著根據(jù)疊加原理,得出點(diǎn)電荷系統(tǒng)電位及其保守性;最后,在讀者對(duì)點(diǎn)電荷電位場熟悉之后,引出并認(rèn)識(shí)連續(xù)電荷分布的電位場。

新版內(nèi)容中最大變化是重新編寫了傳輸線內(nèi)容,并放置在電磁波章節(jié)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(xiàn)象與應(yīng)用。將電感和電容的概念作為已知參數(shù)來處理,不依賴于其它任何章節(jié)。從讀者熟悉的電路定理出發(fā),得到傳輸線方程,進(jìn)一步理解和掌握在傳輸線中波的傳播特性。這樣,讀者會(huì)感覺親切自然和更容易理解,也便于教師對(duì)教學(xué)內(nèi)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(dǎo)波和輻射,關(guān)于均勻平面電磁波的內(nèi)容介紹顯得更加系統(tǒng)有條理。

國外教材十分注重內(nèi)容的及時(shí)更新。這本書的新版也不例外。例如,本書增加了光導(dǎo)纖維一節(jié)的內(nèi)容。新版書對(duì)第6版中約40%的習(xí)題做了更新,增加了許多新習(xí)題。

新版每一章內(nèi)容中,仍然給出了在正文中穿插的大量例題,幫助讀者加強(qiáng)對(duì)新學(xué)概念的理解。安排了許多練習(xí)題,還給出了精選的每章末習(xí)題,每道練習(xí)題之后都給出了答案。該書還幫助讀者立刻檢查對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解程度,幫助讀者練習(xí)所學(xué)過的知識(shí)。每章末的奇數(shù)題號(hào)習(xí)題,在附錄中給出答案。

(2)寫作風(fēng)格

本書注重基本概念講述,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)物理解釋,采用一些通俗易懂的方法,對(duì)數(shù)學(xué)證明進(jìn)行簡要說明而不做嚴(yán)格詳細(xì)推導(dǎo)。例如,在講述通量密度的散度概念時(shí),作者首先給出了通量密度散度的物理解釋,即“當(dāng)閉合曲面所包圍的體積減小至零時(shí),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(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)的條件下即可定性地獲取一個(gè)矢量場散度的信息。緊接著,作者又給出兩個(gè)生活實(shí)例,進(jìn)一步幫助讀者加深對(duì)散度概念的理解。一個(gè)是浴缸閥門打開后水流速度矢量的散度,一個(gè)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(huì)認(rèn)識(shí):如果某一矢量的散度為正,說明該點(diǎn)存在著矢量的源;如果散度為負(fù),說明該點(diǎn)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(shí)驗(yàn)定律出發(fā),并用矢量符號(hào)表示每一定律,最后應(yīng)用定律求解一些簡單的問題。這樣,可以逐漸加強(qiáng)讀者對(duì)矢量分析和電磁場的熟悉程度,增強(qiáng)讀者的學(xué)習(xí)興趣和信心。例如,作者詳細(xì)介紹了法拉第制作的一對(duì)同心金屬球殼實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,引出電通量密度的物理概念;進(jìn)一步對(duì)此實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié),得出實(shí)驗(yàn)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)竟是在他所制作的同心球殼實(shí)驗(yàn)前完成的;作者還介紹了最偉大數(shù)學(xué)家之一的高斯,不僅用文字闡述了高斯定律,而且用數(shù)學(xué)公式表達(dá)了這一定律。讀者不由自主地想知道高斯是如何用數(shù)學(xué)公式表達(dá)這一定律?這樣,書中穿插一些歷史過程,著名科學(xué)家事跡,內(nèi)容生動(dòng)有趣,還有助于讀者樹立遠(yuǎn)大的科學(xué)理想。

本書注重形式服務(wù)于內(nèi)容。教材中的彩色插圖簡潔逼真,有助于讀者對(duì)基本概念和基本現(xiàn)象的理解。教材中的每一章都推薦了與本章內(nèi)容相關(guān)的參考文獻(xiàn),并對(duì)每個(gè)參考文獻(xiàn)都做了簡要介紹評(píng)論,以利于讀者通過參考書進(jìn)一步獲取相關(guān)知識(shí)。

(3)出版形式

本書注重出版立體化,包括教材圖書、學(xué)生用多媒體課件和教師用習(xí)題解答手冊(cè)等。新版教材附有一張CD光盤,其中包含了與教材緊密聯(lián)系的人機(jī)交互式計(jì)算機(jī)演示程序,提供了小測驗(yàn)有助于進(jìn)一步學(xué)習(xí),還設(shè)計(jì)了許多動(dòng)畫演示,以使書中描述的一些電磁現(xiàn)象更加形象。此外,讀者還可從教材配套網(wǎng)頁中下載相關(guān)教學(xué)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(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。作者海特教授獲普渡大學(xué)學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位,伊利諾斯大學(xué)博士學(xué)位,在電氣工程領(lǐng)域有著深厚廣泛的理論知識(shí),在工業(yè)企業(yè)工作了四年之久。他被聘為普渡大學(xué)教授之后,獲得大學(xué)最佳教師獎(jiǎng)等多項(xiàng)教學(xué)獎(jiǎng)。我們必須注重自己本身素質(zhì)的提高,積極參加教學(xué)和科研工作,積極主動(dòng)與學(xué)生交流,了解他們的困難和需求。

(2)我們對(duì)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(xì)致,從簡單示例引出普通道理。避免過于冷淡嚴(yán)肅。避免過多的繁瑣的公式推導(dǎo)。

(3)我們應(yīng)突出教材的編著特色。每當(dāng)讀者發(fā)現(xiàn)一本新教材的時(shí)候,總是竭力尋找書中有哪些內(nèi)容是新穎的,與眾不同的。

(4)編著者應(yīng)注重教材內(nèi)容的更新實(shí)用。國內(nèi)再版教材更新的內(nèi)容少,再版周期長。我們應(yīng)重視教材更新工作,努力積累工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn),以保證教材內(nèi)容的先進(jìn)性和實(shí)用性。

(5)近年來,盡管我們教材出版質(zhì)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(zhì)量也不夠好,有待于出版社改進(jìn)。

3 結(jié)語

“電磁場”課程是高校電氣信息類專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,而電磁場教材建設(shè)是“電磁場”課程建設(shè)的重要內(nèi)容。通過本文介紹的“工程電磁場”教材的編寫特色,我們應(yīng)借鑒國外優(yōu)秀經(jīng)典電磁場教材的內(nèi)涵,努力提高自身素質(zhì),以科學(xué)和認(rèn)真的態(tài)度,提高我國電磁場教材建設(shè)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(xué)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(shù)值分析方面的教學(xué)和研究工作,E-mail:zhaoyzh@m ail.xjtu.edu.cn