电磁场理论基础

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具体描述

《电磁场理论基础》 内容概要: 本书旨在系统地阐述电磁场领域的基本理论和核心概念。它将从电场和磁场的基本性质入手,逐步深入到复杂的电磁现象及其规律。全书结构清晰,逻辑严谨,力求为读者构建一个扎实的电磁学知识体系。 第一部分:静电场 我们将从静电学的基本原理开始,介绍电荷的概念及其性质,包括电荷守恒定律和电荷的连续分布。在此基础上,详细讲解库仑定律,这是描述点电荷之间相互作用力的基本法则。接着,我们将引入电场强度和电场线,通过它们来形象地描述电场分布,并探讨电场叠加原理。 本书将重点介绍高斯定律,这是分析静电场的重要工具,特别是对于具有对称性的电荷分布。我们将通过大量实例,如点电荷、线电荷、面电荷以及球对称电荷分布,来演示如何应用高斯定律计算电场。 介质在电场中的行为也是本部分的重要内容。我们将讲解电介质的极化现象,包括电偶极矩、电容率和介电常数,并分析电位和等势面的概念。电位差的定义以及电场与电位之间的关系(E = -∇V)将被深入讨论。 最后,我们将研究静电场的能量,包括电场能量密度和总电场能量的计算,并分析导体在静电场中的特性,如静电平衡、导体内部场强为零以及导体表面的电势特点。 第二部分:静磁场 本部分将转向静磁场的研究。我们将从磁场的来源——电流开始,介绍毕奥-萨伐尔定律,它描述了恒定电流在空间产生的磁场。通过毕奥-萨伐尔定律,我们将分析直线电流、环形电流以及载流导线产生的磁场分布。 安培环路定律是分析静磁场的重要定律,它揭示了磁场与产生它的电流之间的关系。我们将详细讲解安培环路定律的应用,特别是处理具有对称性的电流分布,例如无限长直导线、无限长载流平面以及载流螺线管内部的磁场。 磁场中的力是本部分的核心内容之一。我们将引入洛伦兹力,这是磁场对运动电荷的作用力,并在此基础上推导安培力,即磁场对载流导线的作用力。磁场力在直线导体、载流导线回路以及磁场中的运动电荷等情况下的计算和分析将是重点。 磁矢势是描述磁场的一种更方便的数学工具,我们将引入磁矢势的概念,并探讨其与磁场强度之间的关系(B = ∇ × A)。磁矢势在解决复杂磁场问题时具有重要作用。 第三部分:电磁感应 本部分将开始研究变化的电磁场和电磁感应现象。法拉第电磁感应定律是本部分的基石,它描述了变化的磁通量如何产生感应电动势。我们将详细讲解磁通量的概念,并分析不同情况下磁通量的计算。 感应电动势的产生机制以及楞次定律——判断感应电流方向的规律——将被深入探讨。我们将通过各种实际例子,如闭合线圈在变化磁场中运动、穿过闭合回路的磁通量变化等,来演示感应电动势的计算和应用。 自感和互感是电磁感应的重要表现。我们将讲解自感系数和互感系数的概念,并分析线圈的自感现象和两个线圈之间的互感现象。这些概念在电感元件的设计和分析中至关重要。 电磁感应在能量转换方面也起着关键作用。我们将探讨感应电流产生的焦耳热以及与此相关的能量存储和转化问题。 第四部分:变化的电磁场与电磁波 本部分将进一步深化对变化的电磁场的研究,并引出电磁波的概念。我们将在麦克斯韦方程组的基础上,分析变化的电场如何产生磁场,以及变化的磁场如何产生电场。麦克斯韦方程组是经典电磁学的基石,它统一了静电场、静磁场以及电磁感应现象,并预言了电磁波的存在。 本书将详细讲解麦克斯韦方程组的微分形式和积分形式,并阐述其物理意义。通过麦克斯韦方程组,我们可以推导出电磁波的传播规律。 电磁波的产生、传播和性质将是本部分的重点。我们将讨论电磁波的横波性质、电场和磁场的振荡方向与传播方向的关系。电磁波的能量和动量以及坡印廷矢量,描述了电磁场能量的流动方向和密度,也将被深入分析。 最后,我们将探讨电磁波在不同介质中的传播,例如自由空间、电介质和导体中的传播特性。电磁波的反射、折射和衍射等现象,以及它们的数学描述,也将有所提及。 本书特色: 理论严谨: 严格遵循物理定律和数学推导,保证理论的准确性和系统性。 讲解透彻: 对每一个概念的引入都有清晰的逻辑和充分的解释,力求让读者理解其物理内涵。 实例丰富: 结合大量的工程应用和生活实例,帮助读者将理论知识与实际联系起来,加深理解。 图文并茂: 配备大量示意图和图示,直观地展示电场线、磁场线、电磁波的传播等概念,便于读者理解。 循序渐进: 从基础概念到高级理论,层层递进,难度逐步提升,适合不同基础的读者。 本书适合高等院校电子信息类、物理类等相关专业本科生及研究生作为教材或参考书,也适合从事相关领域研究和工程的技术人员阅读。通过学习本书,读者将能够全面掌握电磁场理论的基础知识,为进一步学习相关的高级课程和解决实际问题打下坚实的基础。

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读后感

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《电磁场理论基础》这本书,对我来说,简直是打开了一扇新的大门。我之前对电磁学的印象就是枯燥和复杂,但这本书的讲解方式让我彻底改变了看法。作者非常擅长将抽象的物理概念用生动的语言和形象的图示来表达,让我不再对那些公式和定理感到畏惧。例如,在讲解高斯定律时,作者用一个“电场线穿过封闭曲面的总数量与曲面内电荷总量成正比”的简单类比,就清晰地说明了电场强度与电荷分布之间的关系。书中还详细介绍了电磁场的边界条件,包括在理想导体表面、介质界面上的电场和磁场的分量关系,以及它们是如何影响电磁场的传播和反射的。我印象特别深刻的是关于亥姆霍兹线圈的讨论,作者不仅详细介绍了它的构造和工作原理,还通过模拟实验数据,生动地展示了如何利用它来产生均匀的磁场,这对于我理解磁场在实际应用中的重要性起到了关键作用。书中还涉及了电磁场的能量和动量守恒定律,从麦克斯韦方程组出发,推导出了坡印廷定理,并分析了电磁能量和动量如何在电磁场和物质之间进行传递和交换。这些内容对于理解电磁场的能量流动和动量传递具有重要的指导意义。这本书的排版也很好,字体大小合适,段落清晰,即使是长篇的公式推导,也不会让人感到眼花缭乱。

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拿到《电磁场理论基础》这本书,我内心是充满期待的,毕竟这门学科在许多领域都扮演着至关重要的角色。在阅读的过程中,我惊喜地发现,作者并没有将复杂的概念堆砌在一起,而是循序渐进地构建了一个清晰的知识体系。从静电场中的库仑定律和高斯定律,到稳恒磁场中的安培定律和法拉第电磁感应定律,再到时变电磁场和麦克斯韦方程组,每一步都衔接得非常自然。我尤其欣赏书中对数学工具的运用,比如向量分析、复数和微分方程等,它们在描述电磁现象时显得如此恰当和强大。作者通过大量的例子,将这些抽象的数学概念具象化,让我能更好地理解它们在物理世界中的实际意义。例如,在讲解电磁波在不同媒质中的传播时,书中详细分析了反射和折射的现象,并通过菲涅尔公式给出了量化的描述,这对于我理解光波和无线电波的传播非常有帮助。书中还包含了对特殊函数和积分变换的介绍,以及它们在求解电磁场边值问题中的应用,这极大地拓宽了我的解题思路。我特别喜欢书中关于电磁场与物质相互作用的章节,它详细分析了各种材料的电磁特性,以及它们在电磁场中的响应,这对于我理解电子材料和器件的设计至关重要。这本书的排版和图示都非常出色,能够帮助读者更好地理解书中的内容。

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《电磁场理论基础》这本书,对我而言,是一次深刻的学习经历。它不仅仅是理论的堆砌,更是对思维方式的锻炼。作者在讲解过程中,始终强调物理概念的直观理解,并在此基础上进行严谨的数学推导。比如,在解释电磁场的“场”的概念时,作者通过类比引力场,说明电磁场是空间中一种客观存在的物理实体,它能够对其中的电荷或磁荷产生力的作用。这种方式让我更容易接受和理解这些抽象的概念。书中对各种边界条件的处理也非常到位,无论是导体边界、介质界面,还是理想地面的反射,都给出了详细的分析和计算方法,这对于解决实际工程问题至关重要。我印象特别深刻的是关于电磁波的辐射阻抗和效率的讨论,它详细分析了不同类型天线的辐射特性,以及影响辐射效率的因素,这对于我理解天线的设计和优化非常有帮助。书中还涉及了电磁场的边界条件、传播和散射等内容,这些都是理解雷达、声纳等系统工作原理的关键。作者在讲解过程中,还穿插了一些历史背景和科学家的故事,这让学习过程更加生动有趣,也更能激发我学习的兴趣。这本书的语言简洁明了,逻辑清晰,即使是初学者也能在作者的引导下逐步掌握电磁场理论的精髓。

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我一直对电磁场领域抱有浓厚的兴趣,而《电磁场理论基础》这本书则让我对这个领域有了更系统、更深入的认识。这本书的结构非常完整,从静电场到时变电磁场,再到电磁波的传播,每一个章节都承接得非常紧密。作者在讲解过程中,非常注重对物理概念的溯源和推理,而不是简单地给出结论。比如,在介绍电磁感应定律时,作者先从法拉第的实验现象出发,然后通过对磁通量变化率的分析,最终得到了这个重要的定律。这种严谨的逻辑推理,让我对知识的理解更加扎实。书中还包含大量的数值方法,如有限元法、有限差分法等,用于求解复杂的电磁场问题。作者不仅介绍了这些方法的原理,还给出了一些实例,展示了如何利用这些方法来分析天线辐射、电磁散射等问题。这些内容对于我进行相关的工程计算和仿真非常有价值。我特别喜欢书中关于电磁场的能量和功率的讨论,它详细分析了坡印廷矢量和能量守恒定律,这对于理解电磁场的能量传递和耗散过程非常重要。此外,书中对一些复杂的边值问题,如球对称和轴对称问题,也给出了详细的求解方法,这对于提升我的数学解题能力非常有帮助。这本书的图示和表格都非常精美,能够帮助读者更好地理解书中的内容。

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翻开《电磁场理论基础》这本书,我立刻被它严谨而又富有启发性的内容所吸引。这本书的体系结构非常完整,从静电场开始,逐步深入到时变电磁场和电磁波的传播。作者在讲解每一个章节的时候,都遵循着“从现象到本质,从简单到复杂”的原则。例如,在讲解洛伦兹力的时候,它不仅给出了数学公式,还详细阐述了电场力和磁场力在粒子运动中所起的作用,以及它们是如何协同作用来驱动带电粒子运动的。书中还涉及了大量的边界值问题,例如泊松方程和拉普拉斯方程的求解,作者通过不同的方法,如分离变量法、镜像法等,来解决这些复杂的问题,并给出了详细的推导过程和物理意义的解释。我印象特别深刻的是关于电磁场的能量和动量守恒定律的讨论,作者从麦克斯韦方程组出发,推导出了坡印廷定理,并分析了电磁能量和动量如何在电磁场和物质之间进行传递和交换。这对于理解电磁场的能量流动和动量传递具有重要的指导意义。此外,书中还对一些重要的工程应用场景进行了深入的分析,例如传输线的特性阻抗、传播常数以及反射和透射系数等,这些内容对于学习微波技术和射频工程非常有帮助。这本书的数学推导过程非常详尽,而且每一步都有清晰的解释,不会让人感到困惑。

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这本书《电磁场理论基础》给我的最大感受就是它对概念的透彻剖析。很多时候,我们学习物理知识,往往停留在“知其然,不知其所以然”的层面。而这本书则不同,它深入探究了每一个基本概念的物理意义和数学表达之间的联系。例如,在讲解电位和电势差时,作者并没有简单地给出公式,而是先从功和能的角度出发,解释了为什么电势差能够表征单位正电荷在电场中移动时电场力所做的功。然后,再通过积分的方式将这种能量关系与电场强度联系起来,最终推导出电势的定义。这种层层递进的讲解方式,让我感觉自己不是在死记硬背公式,而是在真正理解这些概念的本质。此外,书中对于介质中的电磁场也有非常详尽的阐述,包括电容率、磁导率等参数是如何影响电磁场的分布和传播的。特别是关于电位移和磁场强度这两个概念的引入,它不仅解释了它们在有介质情况下的意义,还通过对比真空中的情况,突出了它们在简化问题时的作用。书中还涉及了电磁波的产生和传播,从麦克斯韦方程组出发,推导出了波动方程,并对平面电磁波的特性进行了详细的分析,包括其传播方向、偏振状态以及能量密度等。这些内容对于理解无线通信、光学等领域都有着至关重要的意义。我尤其欣赏书中对边界条件的处理,它清晰地说明了在不同介质界面上电场和磁场的切向和法向分量是如何变化的,这对于解决实际工程问题非常重要。

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《电磁场理论基础》这本书对我来说,是一次非常愉快的学习体验。我之前接触过一些电磁学的入门书籍,但总觉得有些地方解释得不够到位,或者过于依赖直觉,缺乏严谨的数学推导。而这本《电磁场理论基础》恰恰弥补了这些不足。它的语言非常生动,善于用类比和比喻来解释抽象的概念。比如,在讲解电磁场中的能量守恒时,作者用一个水库蓄水发电的例子来类比电场储存能量的过程,让我一下子就明白了电场能量密度为什么与电场强度和电位移有关。同时,书中对数学工具的应用也恰到好处,既保证了理论的严谨性,又不会让读者望而却步。像是对于积分变换在求解偏微分方程中的应用,作者给出了非常详尽的步骤和解释,甚至还附带了表格,列出了常用的积分变换对,这极大地减轻了我的计算负担。我特别喜欢书中关于电磁辐射的内容,它详细介绍了偶极子辐射、四极子辐射等不同类型的辐射源产生的电磁场和功率谱密度,还分析了辐射的远区场和近区场特性。这些内容对于理解天线的设计和电磁兼容性都很有帮助。书中的插图也非常精美,线条流畅,标注清晰,能够准确地反映出电场线、磁感线的分布情况,极大地增强了我的空间想象能力。总之,这本书让我真正领略到了电磁场理论的魅力,它是一本集严谨性、易读性和实用性于一体的优秀教材。

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拿到《电磁场理论基础》这本书,我当时的心情其实是有点忐忑的。毕竟“电磁场”这个词听起来就充满了高深的物理概念,我担心自己能否真正理解其中的精髓。然而,当我翻开第一页,看到那些清晰的图示和由浅入深的讲解时,我的疑虑渐渐打消了。作者并没有直接抛出复杂的数学公式,而是从最基本的高斯定律、安培环路定理等概念讲起,通过生活中的实例,比如静电吸附、磁铁的相互作用,来引导读者建立直观的认识。每一个概念的引入都伴随着详细的推导过程,而且讲解的逻辑性非常强,前后呼应,让人感觉每一步都是顺理成章的。我尤其喜欢书中对矢量分析的介绍,它不像我之前看过的某些书籍那样枯燥乏味,而是巧妙地将矢量叉乘、点乘等运算融入到具体的电磁现象描述中,让我觉得这些数学工具不再是冰冷的符号,而是解决实际问题的有力武器。书中的例子也非常丰富,从简单的点电荷产生的电场,到复杂的电偶极子辐射,再到趋肤效应等高级内容,都提供了清晰的分析框架。我最印象深刻的是关于亥姆霍兹线圈的部分,作者不仅详细讲解了其构造和工作原理,还通过模拟实验数据,生动地展示了如何利用它来产生均匀的磁场,这对于我理解磁场在实际应用中的重要性起到了关键作用。这本书的排版也很舒服,字体大小适中,段落清晰,即使是长篇的公式推导,也不会让人感到眼花缭乱。总的来说,这本书让我对电磁场有了前所未有的深入理解,它不仅仅是一本教科书,更像是一位循循善诱的老师,引领我一步步探索电磁世界的奥秘。

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《电磁场理论基础》这本书给我的感觉,就像是在进行一场精密的科学探索。它不仅仅是简单地罗列公式和定理,而是引导读者去思考“为什么”和“如何”。作者在讲解电磁场与物质相互作用时,非常细致地分析了各种介质的电学和磁学性质,以及这些性质如何影响电磁场的行为。比如,在讨论电介质的极化时,它详细介绍了电子极化、原子极化和取向极化等不同的极化机制,并给出了相应的模型和数学描述。这让我对介质在电场中的响应有了更深刻的理解。书中还包含了大量的数值计算方法,例如有限元法、有限差分法等,用于求解复杂的电磁场问题。作者不仅介绍了这些方法的原理,还给出了一些实例,展示了如何利用这些方法来分析天线辐射、电磁散射等问题。这些内容对于我进行相关的工程计算和仿真非常有价值。我特别喜欢书中关于电磁兼容性(EMC)的章节,它从电磁场理论出发,解释了电磁干扰(EMI)和电磁敏感性(EMS)的来源和传播机制,并提供了一些有效的抑制和防护措施。这对于我们在设计电子产品时避免电磁兼容性问题提供了重要的理论指导。这本书的语言严谨而又清晰,即使是最复杂的数学推导,也能在作者的引导下被理解。

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第一次接触《电磁场理论基础》,我便被其系统性和深度所折服。这本书的编排逻辑非常清晰,从最基础的静电场概念开始,逐步引入稳恒磁场,再到时变电磁场和麦克斯韦方程组,最后探讨电磁波的产生、传播和辐射。作者在讲解过程中,非常注重物理概念的形成过程,并将其与数学推导紧密结合。比如,在介绍安培环路定理时,作者先从载流导线在空间中产生的磁场入手,然后通过实验观测和数学分析,最终得到了这个定理。这种“追本溯源”的讲解方式,让我对知识的理解更加透彻。书中还包含了大量的应用案例,例如电磁感应在发电机、变压器中的应用,以及电磁波在通信、医疗等领域的应用。这些案例让我看到了电磁场理论在现实生活中的巨大价值,也激发了我深入学习的动力。我特别喜欢书中关于电磁场的能量和功率的讨论,它详细分析了坡印廷矢量和能量守恒定律,这对于理解电磁场的能量传递和耗散过程非常重要。此外,书中对一些复杂的边值问题,如球对称和轴对称问题,也给出了详细的求解方法,这对于提升我的数学解题能力非常有帮助。这本书的图示和表格都非常精美,能够帮助读者更好地理解书中的内容。

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