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出版者:Waite Group Pr

作者:Stephen Prata

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1993-12

价格:USD 12.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781878739551

丛书系列:

图书标签:

• EMF
• 电磁场
• 电磁兼容性
• 工程手册
• 电磁理论
• 电磁测量
• 电磁干扰
• 屏蔽技术
• 信号完整性
• 高频电路

《电磁场与波：理论、应用与计算》 本书简介 本书聚焦于电磁现象的深刻原理、前沿应用及其数值计算方法，旨在为工程技术人员、科研学者以及高年级本科生和研究生提供一部全面、深入且兼具实践指导意义的专业参考书。我们避开了对特定手册式内容的赘述，转而构建一个涵盖经典电磁理论到现代计算电磁学的完整知识体系。 --- 第一部分：基础理论的严谨构建 本书伊始，便致力于夯实读者对麦克斯韦方程组的理解基础，并在此基础上展开对电磁场静态、稳态及动态特性的深入剖析。 1.1 矢量分析与坐标系变换 作为理解复杂电磁问题的数学工具，本书首先对矢量微积分，包括散度、旋度和线积分在不同（直角、柱面、球坐标）系下的表达和应用进行了详尽回顾和强化训练。我们重点阐述了场论中的基本定理——格林定理和斯托克斯定理在电磁学中的物理意义和计算价值。 1.2 静电学与静磁学 静电学部分，我们不仅推导了泊松方程和拉普拉斯方程，更深入探讨了边界条件（特别是导体、绝缘体界面上的法向和切向分量关系）的物理机制。在静磁学部分，我们详细分析了毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律，并引入了磁标势的概念来简化特定几何构型下的磁场求解。特有章节聚焦于电磁场的能量与储能密度，以及在不均匀介质中的等效电荷与等效电流的物理图像。 1.3 稳恒电流场与电磁场的源 本章将稳恒电流场的欧姆定律、连续性方程与磁场规律相结合，探讨了导体中的电流分布问题，并过渡到电磁场如何作为时变场而产生的基础。我们对电流密度 $mathbf{J}$ 和电荷密度 $ ho$ 如何作为场的源项，通过洛伦兹规范或库仑规范的数学处理，导向更一般的时变场方程进行了详细的逻辑推演。 1.4 时变电磁场与麦克斯韦方程组的完备性 本书的核心在于对麦克斯韦方程组的全面阐释。我们着重强调了“位移电流”在统一电场与磁场关系中的革命性意义，并以此为基础，推导出齐次和非齐次形式的波动方程（包含电场 $mathbf{E}$ 和磁场 $mathbf{H}$）。在讲解过程中，我们特别关注了坡印廷定理（Poynting Theorem）的推导及其对电磁能量流动的物理诠释，这是理解辐射和传输问题的关键。 第二部分：波的传播与导引 在掌握了波动方程后，本书转向了电磁波在不同介质中的传播特性，这是射频、微波乃至光通信领域的基础。 2.1 无源均匀介质中的平面波 本章深入分析了平面波在真空、理想介质（低损耗）和实际导体中的传播特性。我们详细推导了波阻抗 $Z$、传播常数 $gamma$（包括衰减常数 $alpha$ 和相移常数 $eta$）的表达式，并重点阐述了波的相位速度、群速度与相移的物理含义。对不同电磁波的极化（线极化、圆极化、椭圆极化）及其相互转换过程进行了严谨的数学建模。 2.2 反射与透射——菲涅耳公式的应用 当平面波遇到界面时，反射和透射现象是无法避免的。本书系统推导了菲涅耳公式，详细讨论了垂直极化波和水平极化波在不同入射角（包括布鲁斯特角和临界角）下的反射系数和透射系数。特有内容是关于表面波（如斯内尔波）的产生条件及其在非完美导体界面上的行为分析。 2.3 导引结构中的电磁场 本书将理论应用于实际的传输系统。我们详细分析了平行板波导（Plate Waveguide）和最常见的圆波导（Circular Waveguide）中的模式分析。重点区分了横电模（TE 模）、横磁模（TM 模）以及横电磁模（TEM 模，仅在复合导体中存在）的特性，并计算了截止频率 $f_c$ 和导波传播常数 $eta$。对模式的能量传输效率和色散特性进行了深入讨论。 2.4 辐射场——天线基础 辐射问题是时变场的高级应用。本书从基本的小电流元（如微分电流元）开始，推导出其远场辐射场，进而构建偶极子天线（半波长偶极子）的远场特性。我们详细定义了天线的辐射强度、辐射方向图、最大辐射方向、输入阻抗和有效面积等核心参数，为理解电磁兼容性（EMC）和射频电路设计奠定基础。 第三部分：数值计算方法与应用（Computational Electromagnetics, CEM） 现代工程设计严重依赖于对复杂几何和材料的精确仿真。本书的第三部分专门介绍求解麦克斯韦方程组的强大数值工具。 3.1 边界值问题的数值求解概述 在介绍具体方法前，我们首先对有限差分法（FDM）、矩量法（MoM）和有限元法（FEM）的适用范围、优缺点和基本数学框架进行了对比分析。着重强调了这些方法如何将偏微分方程转化为可求解的代数方程组。 3.2 有限差分时域法（FDTD） FDTD 方法是分析瞬态电磁现象的有力工具。本书详细阐述了交错网格（Yee Cell）的构建、更新方程的推导（包括电场和磁场的离散化），以及如何准确地处理开域边界条件（如PML吸收边界层）。我们将展示 FDTD 如何有效地模拟宽带响应和非线性材料中的瞬态过程。 3.3 矩量法（Method of Moments, MoM） MoM 尤其适用于求解金属结构和辐射问题的积分方程。本书详细讲解了如何将积分方程（如霍尔姆哈兹积分方程）转化为矩阵形式 $mathbf{Z I} = mathbf{V}$。我们重点讨论了基函数和权函数的选择（如契比雪夫函数、脉冲函数）对矩阵稀疏性和计算效率的影响，并分析了自纳和互纳阻抗的计算方法。 3.4 阻抗匹配与散射分析 在计算部分，我们结合数值方法，对传输线终端的反射系数、微带线上的场分布进行仿真实例分析。在散射分析中，我们使用 MoM 和 FDTD 来计算物体在特定频率下的雷达散射截面（RCS），并解释了其对目标识别和隐身技术的重要性。 --- 本书特点： 理论深度与工程实践的完美结合： 每推导一个核心公式后，均辅以实际工程中的例子进行印证。 数学工具的严谨性： 不回避复杂的矢量和张量运算，确保读者能真正掌握理论的内在逻辑。 计算方法的系统性： 提供了三种主流 CEM 方法的原理级介绍和核心算法流程，便于读者选择和实现。 本书适合作为高等院校电磁场与波、微波技术、天线设计、电磁兼容性等课程的教材或深度参考书。

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《Emf Handbook》这本书给我的感受是，它像一个充满魔力的宝盒，每一次翻阅都能发现新的惊喜。我一直对那些隐藏在事物背后的规律感到着迷，而这本书正好满足了我对这种探索欲。作者在书中展现出了极高的专业素养，但同时又保持着一种非常开放和包容的态度，鼓励读者去思考，去质疑，去形成自己的见解。我尤其喜欢书中对于不同理论和观点的对比和分析，这让我看到了事情的多面性，也学会了如何从不同的角度去权衡利弊。书中某些章节的探讨，让我对于一些长期以来困扰我的疑问茅塞顿开，感觉像是突然点亮了一盏灯。这本书没有给我生硬的灌输，而是引导我一步步地去发现答案，去领悟真谛。我感觉自己不仅仅是在阅读一本工具书，更像是在进行一场深刻的自我对话，一次对未知领域的探索之旅。这本书让我对科学的理解又进了一步，也让我更加珍视这种知识带来的力量。

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我最近读完的《Emf Handbook》是一次非常令人惊喜的阅读体验。我原本对电磁场领域知之甚少，甚至有些畏惧，但这本书以一种非常友好的方式，打破了我对这个领域的刻板印象。作者的写作风格非常接地气，没有使用过多的专业术语，而是用我们日常生活中能够理解的例子来解释复杂的概念。例如，书中对于日常生活中的电磁辐射源的分析，让我对手机、Wi-Fi等设备有了全新的认识，也让我开始更加有意识地去管理和减少接触。我特别赞赏书中关于电磁场对人体潜在影响的探讨，它提供了一些非常实用的建议，让我能够更好地保护自己和家人。这本书让我觉得，科学知识并不遥不可及，而是可以融入我们的日常生活，并且能够指导我们的行为。它不仅仅是一本书，更像是一个贴心的健康顾问，在默默地提醒和引导我们。读完这本书，我感到自己对周围的世界有了更清晰的认知，也更有信心去面对和解决一些与电磁场相关的问题。

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说实话，刚拿到《Emf Handbook》的时候，我心里还有点打鼓，担心它会像很多同类书籍一样，变成一本只适合专家阅读的专业参考书。但当我真正开始阅读后，我的顾虑完全烟消云散了。这本书的叙述方式非常独特，它不是那种枯燥乏味的陈述，而是像一位老朋友在娓娓道来，用一种非常生动和引人入胜的方式，将原本可能令人望而生畏的知识点一一呈现。我尤其欣赏作者在处理复杂问题时的条理性和清晰度，即使是对于我这样初学者来说，也能够轻松地跟上思路。书中穿插的各种图示和案例分析，更是起到了画龙点睛的作用，让抽象的概念变得具象化，极大地提升了我的阅读体验。我常常在阅读过程中，一边思考一边点头，感觉自己好像正在亲身经历作者所描述的种种发现和论证。这本书不仅拓展了我的知识边界，更重要的是，它教会了我如何去思考，如何去分析问题，以及如何从不同的角度去理解事物。我真心觉得，这是一本能够真正改变一个人思维方式的书籍。

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我必须说，《Emf Handbook》这本书的出现，简直是我在知识海洋中找到的一艘坚实的航船。我一直对科学领域的一些基础性原理非常感兴趣，但常常因为缺乏系统的指导而感到迷茫。《Emf Handbook》恰恰填补了这个空白。它以一种非常严谨又不失趣味的方式，系统地阐述了电磁场的原理和应用。书中逻辑清晰，结构完整，从最基础的概念开始，逐步深入到更复杂的研究领域。我特别欣赏作者在解释过程中所使用的类比和图示，它们帮助我将抽象的理论转化为具象化的理解，让我能够更深刻地把握每一个知识点。读完这本书，我感觉自己对于电磁场有了更全面的认知，也能够更好地理解与此相关的各种科技新闻和发展。它不仅丰富了我的知识储备，更重要的是，它培养了我严谨的科学思维，让我学会如何去辨别信息的真伪，如何去进行有逻辑的分析。这是一本值得反复阅读的经典之作。

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这本书简直是我的精神食粮！自从翻开《Emf Handbook》，我感觉自己打开了一个全新的世界。我一直对那些看不见摸不着的能量领域感到好奇，但市面上大多数书籍要么过于学术，要么流于表面。《Emf Handbook》完美地找到了平衡点，它用通俗易懂的语言，将深奥的电磁场概念剖析得淋漓尽致。作者仿佛一位经验丰富的向导，一步步带领我穿越复杂的公式和理论，让我不再被那些晦涩的术语吓倒。我特别喜欢书中对现实生活案例的解读，让我能够清晰地看到电磁场在我们周围无处不在，并且深刻影响着我们的生活，无论是我们使用的电子设备，还是自然界的现象。这种理论与实践的结合，让我对事物有了更深刻的理解，也激发了我继续探索的兴趣。这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位智慧的长者，用耐心和清晰的逻辑，为我解答了心中长久以来的疑惑。它让我重新审视自己所处的环境，用一种全新的视角去观察和思考。我迫不及待地想将这本书推荐给所有对未知充满好奇的朋友们，相信你们也会和我一样，在这本书中找到属于自己的启迪。

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