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出版者:科学

作者:董维杰

出品人:

页数:334

译者:

出版时间:2007-8

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787030197689

丛书系列:

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《电磁场与电磁波》导读 一、本书概述与定位 《电磁场与电磁波》是一本深入探讨电磁现象基本原理、理论建模以及工程应用的专业教材。本书旨在为电子信息工程、通信工程、物理学、微电子学等相关专业的高年级本科生和研究生提供一个全面、严谨且富有洞察力的学习框架。我们力求在保持理论深度和数学严谨性的同时，清晰阐述电磁场行为的物理图像，并引导读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。 本书的撰写遵循循序渐进的原则，从麦克斯韦方程组这一电磁学理论的基石出发，系统地构建起对静态场、准静态场以及动态场的理解体系。我们特别关注电磁波的产生、传播、散射与接收等核心课题，这些是现代信息科学技术，如无线通信、雷达、射频识别（RFID）和光纤通信的理论基础。 二、核心内容模块详解 第一部分：静电场与静磁场的基础 本部分是理解复杂电磁现象的起点，重点在于对电荷和电流源的静态场进行精确描述。 1. 矢量分析基础回顾： 为后续的偏微分方程和场论分析奠定必要的数学工具基础，包括梯度（$ abla f$）、散度（$ abla cdot mathbf{F}$）、旋度（$ abla imes mathbf{F}$）以及高斯散度定理、斯托克斯定理在物理中的应用。 2. 静电场： 详细讨论库仑定律和电场强度。深入探讨电势的概念，特别是标量势的唯一性定理。重点解析电介质的特性，如极化强度、电位移矢量 $mathbf{D}$，并结合边界条件解决导体、电介质界面上的场分布问题。通过泊松方程和拉普拉斯方程，系统求解各种几何形状下的电势分布。 3. 静磁场： 引入毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律，分析稳恒电流产生的磁场。核心概念包括磁感应强度 $mathbf{B}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$，以及磁介质中的磁化强度。利用矢量磁势 $mathbf{A}$ 简化求解过程，并探讨磁路的分析方法。 第二部分：时变场与麦克斯韦方程组 本部分是全书的理论核心，标志着从静态物理到动态物理的飞跃。 1. 法拉第电磁感应定律与麦克斯韦修正： 详细阐述磁通量随时间变化对电路产生感应电动力的物理机制。在此基础上，引入麦克斯韦对安培环路定律的位移电流修正项，这是理解电磁波存在的关键。 2. 麦克斯韦方程组的完整形式： 在有源和无源、线性各向同性介质中，给出麦克斯韦方程组在微分形式和积分形式下的完整表述。通过对这些方程的深入分析，揭示电场和磁场的内在耦合关系——“交变的电场产生磁场，交变的磁场又产生电场”。 3. 本构关系与能量： 讨论理想导体、理想电介质和磁介质的本构关系。引入坡印廷定理（Poynting's Theorem），从能量守恒的角度量化了电磁场的能量密度和能量流密度，为后续的波的功率传输分析提供理论支撑。 第三部分：电磁波的产生与传播 本部分将理论推导与实际波的传播现象紧密结合。 1. 平面电磁波： 重点分析均匀、无损介质中平面波的特性。推导出横电磁波（TEM）的波动方程，并求解其特解。详细讨论波的传播方向、相位常数、波数、波长之间的关系。 2. 波的特性参数： 深入研究波阻抗（Intrinsic Impedance $eta$），它决定了电场与磁场之间的振幅关系。分析相速、群速的概念，以及色散现象的物理含义。 3. 导体与损耗介质中的传播： 研究电磁波在有限导电介质（如金属）中的传播特性，引入趋肤深度（Skin Depth）的概念，解释高频电流为何集中在导体表面。分析介质损耗（如电导损耗、介质损耗）对波传播的影响，包括传播常数和衰减常数。 第四部分：边界条件与波的相互作用 本部分关注电磁波在不同介质交界面上的行为。 1. 交界面上的边界条件： 严格推导并应用六组完整的电磁场边界条件，这些条件是分析波的反射、折射、透射和导引等现象的基础。 2. 平面波的反射与折射： 基于边界条件，推导出菲涅耳公式（Fresnel's Equations），分别讨论垂直极化波和水平极化波在平坦界面上的反射系数和透射系数，并分析全反射现象。 3. 导波理论入门： 介绍电磁波在有限结构中（如平行板波导、矩形波导）的传播模式（TE, TM, TEM）。重点分析截止频率（Cutoff Frequency）的概念，解释为何只有高于某一频率的波才能在特定波导中有效传输。 三、本书的特色与教学理念 1. 严谨的数学推导与清晰的物理图像并重： 我们避免仅仅罗列公式，而是力求在每一个关键推导后，用直观的物理语言解释其背后的意义。例如，通过散度和旋度的概念来解读高斯定律和安培-麦克斯韦定律在空间中的分布含义。 2. 丰富的工程实例穿插： 理论讲解后，本书会穿插介绍如天线基本原理的初步概念、电磁兼容性（EMC）中的耦合与辐射、高频传输线效应的初步分析等，帮助读者建立理论与实际应用的桥梁。 3. 注重矢量演算的熟练运用： 学习本课程，矢量分析能力至关重要。本书在引入新概念时，都会复习相关的矢量微分和积分运算，确保读者能够自如地处理三维空间中的场分布问题。 四、适用读者 本书适用于所有需要掌握电磁场与波动理论基础的工程技术人员和科研人员。它是深入学习微波技术、射频电路、电磁兼容性设计、光电子技术和高速电路信号完整性分析等高级课程的坚实基础。通过对本书的学习，读者将能够独立分析和解决由电磁场引起的复杂问题，为未来的专业研究打下坚实的基础。

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我是一位跨专业学习者，之前对电力电子领域几乎一无所知。抱着“攻克基础”的心态拿起了这本《电路分析》，体验可以说是“痛并快乐着”。痛苦主要来源于它对数学基础的潜在要求。虽然作者试图用最简单的方式解释复杂概念，但当涉及到拉普拉斯变换在瞬态分析中的应用时，如果没有扎实的微积分和复变函数基础，阅读体验会变得异常艰难。我不得不频繁地暂停阅读，转而去翻阅我的高等数学教材，以确保我理解了那个“s”域到底代表着什么。然而，这份痛苦的回报是巨大的。在成功理解了瞬态响应的衰减特性是如何由特征方程的根决定的那一刻，我感受到了一种知识被真正掌握的巨大成就感。作者在讲解谐振电路的品质因数（Q值）时，那段关于选择性过滤器的描述，让我清晰地明白了为什么某些信号能被放大，而另一些则会被抑制。这种清晰度，是其他一些号称“通俗易懂”的书籍所不具备的。它不屑于用简化来掩盖难度，而是鼓励读者去直面和征服难度，这对于培养真正的工程思维至关重要。这本书更像是一位要求严格的导师，它不会轻易给你答案，但会教你如何用最严谨的方法找到答案。

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这本书的排版和插图设计，简直是一场视觉上的灾难，这直接影响了我对内容的接受程度。我必须承认，其内容本身无疑是严谨且全面的，但呈现出来的效果却让人倍感挫败。图表混乱、线条交叉重叠，特别是那些复杂的电路图，看得我眼花缭乱，根本无法快速捕捉到关键的信号流向和元件连接关系。很多公式的推导过程，本应通过清晰的步骤分解来引导读者，但在这本书里，它们常常被挤在一个狭小的空间内，充满了各种上标、下标和希腊字母，视觉压力巨大。更要命的是，有些关键术语的定义在不同章节之间似乎存在细微的表述差异，虽然这可能是为了适应不同分析方法的侧重点，但对于需要建立统一认知框架的学习者来说，这种不一致性会造成极大的困扰。我甚至怀疑，这本书的最终稿在付印前是否经过了充分的校对和版式设计优化。我花了大量的时间去“解码”那些复杂的图形和文字布局，而不是专注于理解背后的物理原理。如果出版方能投入资源进行一次彻底的重新设计，比如采用更现代的图表风格，清晰地用颜色区分不同的电压节点，那这本书的价值将立刻提升一个档次，从“勉强能读”变成“爱不释手”。

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说实话，我期待在这本《电路分析》中看到更多与现代电子技术紧密结合的实例，毕竟我们现在生活的世界充满了各种复杂的电子设备。但这本书的侧重点似乎更偏向于基础理论的扎实构建，这有利有弊。从好的方面来看，它构建了一个极为稳固的理论基石，无论是戴维南等效电路还是叠加原理，讲解得深入骨髓，没有一丝含糊。我个人对傅里叶级数在周期性信号分析中的应用部分印象尤其深刻，作者花了大量的篇幅去解释为什么需要用级数展开，以及展开后如何从时域切换到频域进行分析，那种思维方式的转换被阐述得非常透彻。然而，当我试图将这些理论知识应用到我正在研究的微控制器外围电路设计时，却感觉有些力不从心。书中的例题大多是理想化的纯电阻网络，鲜有涉及到半导体器件（如晶体管、运算放大器）的非线性特性，这让习惯了接触实际电路的我感到有些脱节。如果能在后续章节中增加一些基于实际元器件的案例分析，哪怕是简化的模型，相信会使得这本书的实用价值大大提升，不再仅仅是一本偏向于电工学基础的参考书，而是真正能指导工程实践的工具书。目前的版本，更像是一份严谨的数学模型教科书，而非一本面向应用工程师的“实战手册”。

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这本书的封面设计得相当朴实，那种略带磨砂质感的纸张，让我想起了大学时代图书馆里那些厚重的教材。当我第一次翻开它时，那种知识的厚重感扑面而来，仿佛能闻到油墨和纸张混合的味道。我原本以为这会是一本枯燥乏味的理论堆砌，毕竟“电路分析”这个名字本身就带着一丝让人望而生畏的理工科气息。然而，开篇几页就展现出一种令人惊喜的条理性和逻辑性。作者似乎非常懂得初学者的困惑点，他没有一上来就抛出复杂的公式和定理，而是先用非常形象的比喻，将电荷的运动、电压的形成这些抽象的概念具象化。举个例子，他描述电阻时，用了一个水管中水流受阻的比方，那种画面感极强，瞬间就把我从抽象的电学世界拉回了日常经验。接下来的章节中，虽然涉及到了基尔霍夫定律、节点电压法这些核心内容，但作者的讲解方式非常细腻，每一步推导都像是手把手地带着读者走，生怕你跟不上。对于那些复杂的数学运算，他也会适当地穿插一些历史背景或者实际应用案例，比如某个电路在早期电力系统中的关键作用，这极大地激发了我继续深入阅读下去的兴趣。总的来说，这本“电路分析”给我的第一印象是：虽然内容硬核，但呈现方式却充满了人文关怀，让人愿意沉下心来啃那些硬骨头。

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这本书的深度和广度令人印象深刻，尤其是在处理三相交流电路和非正弦周期电源部分。很多入门教材往往将三相系统草草带过，认为那是高级内容，但此书却将其作为核心章节进行了详尽的剖析。作者对平衡三相系统和不平衡三相系统进行了清晰的划分，并用相量图（Phasor Diagrams）将复杂的矢量运算可视化，这对于理解线电压与相电压、线电流与相电流之间的120度相移至关重要。我特别欣赏作者处理功率因数校正时的系统性方法，他不仅计算了视在功率、有功功率和无功功率，还深入探讨了提高功率因数对电网效率的实际意义，而不是仅仅停留在公式计算层面。此外，对于非正弦周期信号，该书没有简单地停留在欧姆定律的直接应用，而是引入了有效值和平均功率的概念，这为后续学习开关电源中的脉冲波形分析打下了坚实的基础。这本书的价值在于它的完整性，它似乎试图覆盖所有经典电路分析领域中重要的、需要深入理解的知识点，确保读者在离开这本书时，能够自信地应对各种标准的电路分析场景，无论是直流、交流稳态还是瞬态问题。

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虽然最后一个月的电路课都没去上 但这个是唯一一门算是有听过课的学科lor BTW 说是电路其实你是在考计算水平解方程水平解复数水平吧亲

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