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出版者:华中科技大

作者:孙克军

出品人:

页数:357

译者:

出版时间:2007-9

价格:16.00元

装帧:

isbn号码:9787560940694

丛书系列:

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磁场中的能量转换：经典电磁场理论精要与前沿应用 图书简介 本书旨在系统梳理并深入阐释经典电磁场理论的基石，同时聚焦于该理论在现代工程技术中的前沿应用与实际问题求解。内容涵盖电磁学的基本定律、场的分析方法，并延伸至电磁波的传播、辐射以及与物质的相互作用，力求在理论的严谨性与工程的实用性之间架起坚实的桥梁。 第一部分：静电场与静磁场的理论基础 本部分是理解整个电磁学大厦的起点，侧重于对宏观电磁现象的数学描述和物理洞察。 第一章：电荷、电流与库仑定律 详细回顾了电荷的性质、电荷守恒定律，并以库仑定律为出发点，构建了静电力场的概念框架。重点分析了离散电荷系统与连续电荷分布下的电场强度计算方法，引入了矢量分析在场强求解中的应用。 第二章：电势与高斯定律 本章深入探讨了电场的势能概念，推导了电势与电场强度的关系，即梯度算子。随后，系统阐述了高斯定律在静电场分析中的核心地位，包括其微分形式和积分形式。通过大量的实例分析，展示了如何利用高斯定律简化具有高度对称性的电场求解过程，如无限平面、无限长导线以及均匀带电球体周围的场分布。 第三章：静电场中的导体、电介质与电容器 聚焦于导体在静电场中的行为——静电平衡条件，如导体表面电荷密度分布、导体内部电场为零的特性。随后，引入电介质的概念，详细解释了极化现象，并推导了电位移矢量 $mathbf{D}$ 的物理意义及其与 $mathbf{E}$ 的本构关系。最后，通过不同几何构型（平行板、同轴圆柱、球形）的电容器分析，阐述了电容的计算方法，并探讨了静电场的能量密度与总储存能量。 第四章：稳恒电流与磁场的起源 本章从导体内电流的流动过渡到磁场的产生。讨论了电流密度、欧姆定律的微观形式，以及电流的连续性方程。随后，引入毕奥-萨伐尔定律（Biot-Savart Law），作为计算由稳恒电流产生的磁场的出发点。重点分析了直线电流、圆环电流和螺线管产生的磁场分布。 第五章：安培环路定律与磁矢量势 系统阐述了安培环路定律（Ampère's Circuital Law）在求解具有较高对称性磁场问题中的应用，包括无限长导线、无限长电流平板和螺线管内部的磁场强度 $mathbf{H}$。为了处理更复杂的、非对称的磁场问题，本章引入了磁矢量势 $mathbf{A}$ 的概念，并阐明了其在求解磁场问题中的重要性，尤其是在电磁波理论中的衔接作用。 第六章：磁介质与磁场的能量 类似于静电场中的电介质，本章详细分析了磁介质的磁化现象，引入了磁感应强度 $mathbf{B}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$ 的本构关系。讨论了顺磁性、抗磁性和铁磁性材料的宏观特性。最后，计算了磁场的储能密度和总磁能，并探讨了电磁系统中的虚功原理。 第二部分：时变场、电磁感应与麦克斯韦方程组 本部分是电磁学从“静”到“动”的飞跃，是理解所有现代电磁应用的基础。 第七章：电磁感应现象与法拉第定律 系统阐述了磁通量的概念及其时变率，深入推导了电磁感应现象的定量描述——法拉第电磁感应定律。详细分析了楞次定律，并通过对运动导体切割磁感线、变压器原理以及电感器的分析，展示了感应电动势的产生机理。 第八章：电感与互感 本章专注于电感元件的特性。定义了自感系数和互感系数，并推导出不同结构（如螺线管、环形线圈）的自感计算公式。阐述了电感器在电路中的作用，并分析了互感在耦合系统中的能量传递与耦合系数。 第九章：麦克斯韦方程组的完整形式 本章是全书的核心。在总结了前六章的静场和稳恒场定律的基础上，引入了麦克斯韦对安培定律的修正——引入了位移电流密度 $mathbf{J}_d$，最终形成了描述所有经典电磁现象的四个偏微分方程组（微分形式和积分形式）。详细解释了每个方程的物理意义，及其在描述电荷、电流、电场和磁场相互关系中的普适性。 第十章：电磁波的产生与传播 基于麦克斯韦方程组，本章推导了无源、无耗介质中电磁场的波动方程。重点分析了平面电磁波在自由空间中的特性，包括相速、波长、波阻抗以及电场、磁场之间的相位关系（正弦平面波）。 第十一章：电磁波的边界条件与反射/折射 分析了电磁波在不同介质界面（如导体界面、介质界面）传播时的行为。推导了电场和磁场分量在界面上的连续性条件（即边界条件）。详细分析了垂直极化波和水平极化波在理想电导体和理想介质界面上的反射与透射系数，阐释了斯涅尔定律和菲涅尔方程的电磁场理论基础。 第三部分：电磁场的应用与选讲 本部分将理论知识应用于工程实际，涉及高频技术和电磁兼容性等领域。 第十二章：传输线理论基础 将电磁波的概念应用于传输线（如同轴线、微带线）。推导了均匀传输线上的电压和电流的分布方程，定义了特性阻抗、输入阻抗和电压驻波比（VSWR）。详细讨论了传输线上的阻抗匹配原理和史密斯圆图的应用。 第十三章：天线辐射基础 介绍了电磁辐射的基本概念，从理想化的“电偶极子”和“磁偶极子”作为基本辐射单元出发，分析了它们的远场辐射特性（如方向图和有效面积）。 第十四章：电磁兼容性（EMC）与屏蔽 探讨了电磁干扰（EMI）的来源、耦合机制（辐射、传导、感应）和影响。重点介绍了电磁屏蔽的原理（利用导体的反射和吸收特性），并结合法拉第笼的实例，说明了如何利用电磁场理论来设计有效的电磁兼容性防护措施。 本书的特点在于逻辑严密、推导详尽，特别强调从基本公理出发，逐步构建宏大理论体系的过程，同时辅以大量贴近实际工程问题的计算示例，以期帮助读者深刻理解电磁现象的本质。

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这本书对于我来说，更像是一本“解惑录”，而不是简单的题库。很多我在听课时感到模糊不清的知识点，通过这本书的例题解析，得到了豁然开朗的解决。我个人对电机设计中的热平衡和散热问题一直比较头疼，总觉得计算起来很繁琐，而且各种系数的取值缺乏依据。这本书中有一组关于电机温升计算的习题，它不仅给出了标准的热量平衡方程，还对不同冷却方式下的散热系数进行了参数讨论，并给出了在不同负载率下电机温度随时间变化的曲线分析。这种深入到设计层面的讨论，远超出了普通课程的要求。对我来说，这本书最大的贡献在于它培养了我对“为什么”的追问精神。每道题的解答，都不仅仅是一个终点，而是一个新的起点，促使我去思考，这个解法背后的物理原理是否还有更优化的途径。它像一位严格的导师，不断地挑战你的知识边界，让你在不断的尝试和纠错中真正掌握这门学科的精髓。

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说实话，我最初拿到这本书的时候，是被它那厚重的分量所震撼的。它给人的感觉不是一本轻松的辅导读物，而是一本严肃的学术工具书。书中的解题思路常常是多路径并举，这对于培养灵活的思维至关重要。不像有些参考书只会提供最标准、最简洁的解法，这本书会展示出不同的数学工具如何应用于同一物理问题。比如，在分析电磁感应定律时，它会先用积分形式的麦克斯韦方程组推导一遍，紧接着又会用更直观的、基于回路法的分析来验证结果。这种对比学习法，极大地加深了我对电磁场理论基础的理解。我尤其欣赏它在处理非线性问题时的严谨性，特别是涉及到磁饱和效应的计算部分，书里没有回避复杂的迭代过程，而是详细地给出了数值求解的思路和步骤，这在很多轻量级的辅导材料中是看不到的。对于一个追求深度理解的学习者而言，这本书的每一个细节都值得细细品味，它不仅仅是帮你解题，更是在教你如何像一个真正的电气工程师那样去思考问题。

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这本书的题目覆盖面广得让人吃惊，几乎涵盖了所有经典电机学课程中会涉及到的知识点，从最基础的直流电机到复杂的同步发电机和特种电机都有涉及。我特别喜欢它对一些工程实践问题的引入，这些问题往往比课本上的标准习题更贴近实际工作场景。举个例子，书里有一章节专门讨论了电机过载保护的计算，它没有停留在理论公式的推导，而是结合了继电器的动作特性和热惯性效应，推算出了更合理的保护定值。这种将理论与工程实际紧密结合的编排方式，极大地激发了我学习的兴趣。我记得有一次项目遇到电机选型的问题，需要精确计算短时过载能力，当时我翻遍了手头的参考资料，最后还是在这本书的某个角落找到了相似的例题和详细的计算步骤，让我顺利完成了任务。这本书的难度梯度设计也很有章法，前期的基础题让你巩固概念，中期的综合题开始挑战你的逻辑思维，到后面的大题，简直就是对一个人综合运用知识能力的终极考验。对于想要考研或者准备专业技术考试的人来说，这本书绝对是必备的“武功秘籍”。

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这本书的封面设计真是太有年代感了，那种老式教科书的排版风格，让人一下就回到了大学时代。我记得当时上电工学的课，课本上的公式和概念就已经够烧脑了，这本书的题目量确实很大，而且解答部分写得也相当详尽。特别是那些关于交流电路和电机原理的难题，光是看着那些复杂的矢量图和相量图，就觉得头皮发麻。不过，这本书最大的优点在于它不仅仅是简单地给出答案，而是深入剖析了每一步计算背后的物理意义。比如，在分析三相异步电机启动特性时，它会把等效电路的参数变化和转矩曲线的对应关系讲解得非常透彻，对于理解转子电阻对启动电流和最大转矩的影响，非常有帮助。我记得我当时做一道关于谐波分析的题目，书里不仅给出了傅里叶级数展开的结果，还用图形的方式展示了高次谐波对波形畸变的影响，这个细节处理得非常到位，让我这个理论基础不太扎实的工科生茅塞顿开。唯一的遗憾可能是印刷质量，有些图表的线条略显模糊，但瑕不掩瑜，作为一本辅助教材，它的价值是无可替代的。

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这本书的排版风格，说实在的，略显“朴实无华”，但正是这份朴实，凸显了内容的硬核。我花了不少时间去适应它那些略显拥挤的数学符号和密集的公式堆砌。然而，一旦你沉浸进去，就会发现这种“不加修饰”反而是一种高效的知识传递方式。它几乎没有多余的文字叙述，所有的重点都浓缩在了公式、图表和题干之中。这种风格非常适合那种已经掌握了基本概念，急需大量、高质量练习来查漏补缺的学习者。我记得有一次复习期末考试，时间非常紧张，我就是直接跳过那些详细的理论回顾，直接攻克这本书的习题部分。它的覆盖范围之全，意味着我不需要东奔西跑去搜集不同类型的题目，一本在手，基本就能应对绝大多数考点。更让我印象深刻的是，很多例题的设置都带有很强的启发性，它们不是孤立的计算题，而是相互关联，引导你构建起一个完整的知识网络。读完后，感觉整个电机学系统的知识结构都清晰了不少。

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