Experiments With Alternate Currents Of High Potential And High Frequency pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Tesla, Nikola

出品人:

页数:104

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 22.54

装帧:

isbn号码:9781425318758

丛书系列:

图书标签:

• 电气工程
• 高电压
• 高频
• 交流电
• 实验
• 特斯拉
• 无线电力传输
• 电学
• 物理学
• 历史文献

《电磁场理论基础与工程应用》 一、本书概述 《电磁场理论基础与工程应用》是一本全面阐述经典电磁场理论、深入探讨其在现代工程领域中实际应用的基础性教材与参考手册。全书紧密结合物理学的基本原理，系统地构建了静电学、静磁学、时变电磁场理论，并将其无缝衔接到麦克斯韦方程组的完整框架中。本书的编写旨在为理工科高年级学生、研究生以及从事电子工程、通信、电力系统、微波技术等领域的工程师提供坚实的理论基础和实用的分析工具。 本书摒弃了纯粹的数学推导堆砌，而是强调物理图像的建立与问题求解方法的训练。我们深知，对于复杂的工程问题，理解背后的物理机制比单纯记住公式更为重要。因此，每一章节都配有大量的实例分析，这些实例不仅是为了验证理论，更是为了展示如何运用向量演算、偏微分方程求解技巧以及边界条件处理方法来解决实际的电磁问题。 二、内容结构与核心章节详述 本书共分为十二章，内容层层递进，逻辑清晰： 第一部分：静态场基础（第1章至第4章） 第1章：矢量分析与坐标系基础 本章作为理论工具箱的奠基石，回顾了电磁场分析所必需的矢量代数与微积分知识。重点阐述了笛卡尔坐标系、柱坐标系和球坐标系下的矢量表示、梯度、散度、旋度和拉普拉斯算子。特别是对散度和旋度的物理意义进行了深入剖析，为理解高斯定律和安培环路定律奠定了基础。 第2章：静电场 本章从库仑定律出发，系统地构建了静电场的理论体系。详细讨论了电荷分布（点电荷、线电荷、面电荷、体电荷）产生的电场强度，并重点讲解了电势的概念及其与电场强度的关系。通过高斯定律的应用，分析了具有高度对称性的物体周围的电场分布。泊松方程和拉普拉斯方程的引入，展示了如何利用电势来简化静电问题的求解过程，特别是在导体与介质界面处的边界条件分析详尽。 第3章：静磁场 本章内容聚焦于稳恒电流产生的磁场。从毕奥-萨伐尔定律出发，推导了各种典型电流结构（如无限长导线、载流线圈）的磁场分布。随后引入安培环路定律，演示其在对称体系中的高效性。磁矢量势 $mathbf{A}$ 的概念被引入，作为求解复杂静磁场问题的有效数学工具。 第4章：静磁场中的物质效应与能量 本章深入探讨了磁介质（顺磁、抗磁、铁磁材料）对磁场的影响。定义了磁化强度 $mathbf{M}$、磁场强度 $mathbf{H}$ 以及磁感应强度 $mathbf{B}$ 之间的关系。讨论了磁场的能量密度和总储能，并分析了磁场的边界条件，包括磁极理论在工程分析中的应用。 第二部分：动态场与麦克斯韦方程（第5章至第7章） 第5章：时变电磁场与法拉第定律 本章是理论的转折点，引入了时间变量 $t$。重点阐述了法拉第电磁感应定律，清晰区分了动生电动势和时变磁通引起的电动势。相对论性地探讨了电磁场的相互联系，为理解发电机的基本原理提供了理论支撑。 第6章：麦克斯韦方程组的完整形式 本章是全书的核心。系统地推导并阐述了麦克斯韦方程组的四个基本方程（积分形式和微分形式），包括对麦克斯韦修正的安培定律的深入解读，强调了位移电流的物理意义。本章详细讨论了电磁场的基本解——波动方程的导出过程。 第7章：电磁波的传播 基于麦克斯韦方程组，本章推导了无源、无损介质中的均匀平面电磁波传播方程。详细分析了平面波的特性，包括相位常数、衰减常数、波阻抗、坡印廷矢量（能量流密度）的概念。通过对不同介质（良导体、低损耗介质）中波传播特性的对比分析，使读者对电磁波的损耗和相移有直观认识。 第三部分：应用与导引结构（第8章至第12章） 第8章：导波理论基础 本章将时变电磁场理论应用于有限区域的约束传播问题，即导波。详细分析了平行板波导中的TE波和TM波模式，计算了截止频率、相位速度和群速度。对波导中的能量传输效率和损耗进行了初步分析。 第9章：传输线理论 本章侧重于低频和射频范围内的集总电路与分布电路之间的过渡。从电磁场观点出发，推导了传输线（如同轴线、双线）的电压和电流的分布方程。深入讲解了特性阻抗、输入阻抗、反射系数和驻波比（VSWR）的概念及其测量方法，并引入了史密斯圆图的应用。 第10章：辐射与天线基础 本章介绍了电磁场理论在辐射问题上的应用。从小振子（如电偶极子）的远场辐射模式出发，分析了辐射效率、输入阻抗和方向图的概念。这一章为理解现代无线通信系统的物理层设计提供了必要的电磁基础。 第11章：静磁场中的边界问题与数值方法简介 本章回归到实际工程中常见的复杂几何结构问题。重点讨论了电磁场中的“黑盒子”问题——如何处理复杂边界条件下的电位和磁位分布。简要介绍了有限差分法（FDM）和有限元法（FEM）在求解拉普拉斯方程和泊松方程中的基本思想和适用场景，强调了数值模拟在现代工程设计中的不可替代性。 第12章：电磁兼容性（EMC）初步概念 基于前述理论，本章探讨了电磁场对系统性能的影响。简要介绍了干扰源、耦合路径和敏感接收器之间的关系，讨论了屏蔽、接地和滤波等基本的电磁兼容性设计原则，帮助工程师在设计电子产品时规避潜在的电磁干扰问题。 三、本书的特色 1. 物理图像优先： 始终强调电场线、磁力线、涡旋流的概念，将抽象的矢量算子与具体的物理现象紧密结合。 2. 丰富的工程实例： 书中穿插了大量与现代电子设备、电力传输和通信系统相关的例题，例如电缆的屏蔽衰减、微带线的特性阻抗计算等。 3. 数学工具的实用化： 对复杂的数学工具（如格林函数、傅里叶变换）的应用场景进行了精确界定，确保读者能够将其有效应用于实际工程求解。 本书致力于培养读者从第一性原理出发分析和解决电磁问题的能力，是理解现代电子、电气和通信科学的必读之作。

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初读此书，我最大的感受是其**对实验方法论的近乎偏执的强调**。书中并未直接展示那些绚丽的电火花或震撼人心的演示场景，反而深入探讨了如何**校准**那些用于测量高频高压的仪器。这实在出乎我的意料，因为通常这类著作会把重点放在“结果”上，但这本书似乎认为，“结果”的有效性完全取决于测量的可靠性。我记得有一章专门讨论了在存在大量电磁干扰的环境中，如何设计屏蔽和接地系统以保证电流表读数的准确性。作者细致地分析了不同金属的电阻率随温度变化的曲线，并将其纳入到电路阻抗的计算中。这使得阅读过程变得异常沉闷，需要不断地在正文和附录的常数表中来回跳转。我仿佛不是在阅读一位电学家的工作，而是在听一位度量衡专家的冗长讲座。对于渴望了解“发明”背后的故事的我来说，这种将所有“艺术”都转化为“工程”的冷静处理方式，虽然体现了科学的严肃性，却也消磨了我对那些“高频高压”所蕴含的无限可能性的想象。它更像是一份关于“如何建造一个可靠的实验室”的指南，而不是关于“我们发现了什么”的报告。

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这本书的**排版和插图风格**也透露出它独特的年代感和技术导向。插图并非现代印刷品中常见的光滑、高分辨率的图像，而是大量采用的**工程制图风格的剖面图和示意草图**。这些图示往往线条硬朗，缺乏阴影和透视，完全是为了功能性而存在——展示组件的相对位置、连接方式，以及电位分布的等势线。例如，描述高频变压器结构的那几页，如果你不熟悉当时的电气元件命名法，光看图是很难想象出实物会是何种模样。这些图示是为那些已经知晓实验装置的构建方式的同行准备的，它们是文字描述的补充而非独立的解释。这与我们今天习惯的，用精美的彩色照片和三维渲染图来吸引读者的书籍截然不同。阅读这本书的过程，就像是在操作一台老旧但设计精巧的精密仪器，你需要对照着说明书的每一个细节，才能确保你理解了作者所指代的那个特定装置在某个特定瞬间的状态。它需要的不是好奇心，而是**极大的耐心和对工程细节的敏锐洞察力**。

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这本书的**逻辑组织结构**给我留下了深刻的印象，尽管这种结构带来的阅读体验是相当具有挑战性的。它并非按照时间顺序或现象的复杂程度来组织内容，而是围绕着几个核心的物理量——电势、频率和介电常数——进行**循环论证和递进深化**。每一章节似乎都在对前一章节的结论进行更严格的数学限制或更细致的物理条件考量。例如，在讨论了理想介质中的高频响应后，下一章立即转向了包含微小损耗的实际材料，并引入了复数阻抗的概念。这种处理方式的优点在于，它构建了一个极其稳固的理论框架，读者可以清晰地看到作者是如何从最基础的麦克斯韦方程组出发，一步步推导出应用于特定实验条件的公式。但缺点也很明显：**可读性极差**。很多关键性的物理洞察，需要读者自己从复杂的代数推导中“挖掘”出来，作者几乎没有用散文式的语言来提炼核心思想。对我来说，这更像是一本需要不断停下来，在草稿纸上画图、重写公式的“工作簿”，而不是一本能让人沉浸其中的学术著作。

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这本《**Experiments With Alternate Currents Of High Potential And High Frequency**》的标题本身就充满了十九世纪末电气科学的浪漫与冒险气息，让我忍不住翻开它，期待着能一窥特斯拉、赫兹，乃至那些默默无闻的先驱者们在电磁波和高压电世界里进行的那些令人心跳加速的尝试。然而，书页翻开后，我发现它并非如我预想的那般，是一本直接描绘那些惊天动地实验的实录或回忆录。相反，它更像是一本极为严谨、结构精密的教科书或技术手册，聚焦于特定物理现象的**理论构建与精确测量方法**。作者似乎对实验过程的细节叙述持一种克制的态度，更偏爱用复杂的数学模型去解释观察到的现象。例如，其中关于电磁场在不同介质中耦合作用的章节，其推导过程之繁复，几乎需要读者具备扎实的微分几何和偏微分方程基础才能勉强跟上。我花了整整一个下午，试图理解其中关于“趋肤效应”在非均匀高频电流下的修正模型，那些希腊字母和复杂的积分符号如同迷宫一般。这绝对不是一本供普通爱好者轻松阅读的读物，它更像是为那些致力于在电气工程前沿深耕的工程师和研究人员准备的工具箱，每一个公式都经过了千锤百炼，每一个图表都力求精确无误，缺乏那种“发现”的激情，但充满了“验证”的严谨。

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从**哲学层面**来看，这本书体现了一种典型的实证主义科学观，即一切皆可通过精确的测量和数学描述来量化。书中充斥着对“误差分析”的探讨，其篇幅甚至超过了对某些现象的初步描述。作者似乎对任何形式的“定性”描述都抱有一种深深的不信任感。我记得有一段讨论了在高压放电时，观察到的闪烁频率与电源频率之间的微小差异，作者并没有简单地将其归结为“随机性”，而是花费了大量篇幅试图用一个更精密的振荡模型来解释这个“异常值”。这种对**“异常”的执着捕捉**，让我感受到了作者对科学真理的纯粹追求，但同时也带来了一种冰冷的疏离感。书中缺乏对这些高能实验可能带来的社会影响或未来应用的展望，其视野完全被限制在了狭窄的实验室物理学范畴内。它是一面精确的镜子，忠实地反射了当时的科学界对**“可重复性”**的最高要求，但缺少了对这些实验“意义”的宏大叙事。

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