電磁場與電磁波(第2版) 鄔春明 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄔春明 著

圖書標籤:

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齣版社： 北京大學齣版社

ISBN：9787301205082

商品編碼：29692574262

包裝：平裝

齣版時間：2012-07-01

基本信息

書名：電磁場與電磁波(第2版)

定價：30.00元

作者：鄔春明

齣版社：北京大學齣版社

齣版日期：2012-07-01

ISBN：9787301205082

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.381kg

編輯推薦

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　　《21世紀全國應用型本科電子通信係列實用規劃教材：電磁場與電磁波（第2版）》特色：
　　根據當前就業形勢和**相關行業標準，對版教材進行瞭修訂，更符閤學科的發展潮流。在普及科技知識的同時，將人文知識融入理論講解，提高讀者的人文素養。圖文並茂，增強教材的可讀性，培養讀者的邏輯思維能力與形象思維能力。內容豐富，融會當前**理論和工程實例，拓寬閱讀視野。
　　簡化數學推導，增加應用實例；重新編排習題，增加附錄內容；調整編寫體係，符閤發展規律。

內容提要

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　　《21世紀全國應用型本科電子通信係列實用規劃教材：電磁場與電磁波（第2版）》從矢量分析與場論人手，係統介紹瞭電磁場的基本理論和應用，內容包括矢量分析與場論基礎、電磁感應、時變電磁場、平麵電磁波基礎、平麵電磁波的反射與透射、導行電磁波、電磁波的輻射、靜態場分析與應用、靜態場的解。每章都附有小結和習題，書後附有部分習題參考答案。
　　本修訂版保留瞭版的編寫體係，采用瞭先動態再將靜態作為特例處理的編寫方法，進一步加強瞭係統性、突齣瞭應用性，使教材更符閤時代特色。
　　《21世紀全國應用型本科電子通信係列實用規劃教材：電磁場與電磁波（第2版）》可作為高等學校電子信息類各專業本科教材，也可作為從事相關領域技術人員的參考書。

目錄

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章 矢量分析與場論基礎
1.1 標量場和矢量場
1.1.1 標量和矢量
1.1.2 標量場和矢量場
1.2 矢量運算
1.2.1 標量積和矢量積
1.2.2 三重積
1.3 常用正交坐標係
1.3.1 三種常用坐標係
1.3.2 三種坐標係之間的相互轉換
1.4 標量場的梯度
1.4.1 方嚮導數
1.4.2 標量場的梯度
1.5 矢量場的通量與散度
1.5.1 矢量場的通量
1.5.2 矢量場的散度
1.5.3 散度定理
1.6 矢量場的環量與鏇度
1.6.1 矢量場的環量
1.6.2 矢量場的鏇度
1.6.3 斯托剋斯定理
1.7 拉普拉斯算符及其運算
1.8 亥姆霍茲定理
1.8.1 散度、鏇度的比較
1.8，2 亥姆霍茲定理
本章小結
習題

第2章 電磁感應
2.1 電荷及電荷守恒定律
2.1.1 電荷及電荷密度
2.1.2 電荷守恒定律
2.2 電流及電流連續性方程
2.2.1 電流及電流密度
2.2.2 電流連續性方程
2.3 庫侖定律與電場強度
2.3.1 庫侖定律
2.3.2 電場強度
2.3.3 電位函數
2.4 高斯定理和電通量密度
2.4，1 電通量密度
2.4.2 高斯定理
2.5 歐姆定律和焦耳定律的微分形式
2.5.1 歐姆定律的微分形式
2.5.2 電阻
2.5.3 焦耳定律的微分形式
2.6 電介質中的電場及電位移矢量
2.6.1 電介質的極化
2.6.2 電位移矢量
2.7 畢奧薩伐定律及磁感應強度
2.7.1 安培磁力定律
2.7.2 畢奧薩伐定律及磁感應強度
2.8 法拉第電磁感應定律
2.8.1 法拉第電磁感應定律的積分形式
2.8.2 法拉第電磁感應定律的
微分形式
本章小結
習題

第3章 時變電磁場
3.1 位移電流與全電流定律
3.1.1 安培環路定律
3.1.2 位移電流及全電流安培環路定律
3.2 麥剋斯韋方程組
3.2.1 麥剋斯韋方程組
3.2.2 結構方程和限定形式的麥剋斯韋方程組
3.2.3 時變電磁場與復數形式的麥剋斯韋方程組
3.2.4 時變電磁場的應用
3.3 時變電磁場的邊界條件
3.4 坡印廷定理與坡印廷矢量
3.4.1 坡印廷定理
3.4.2 坡印廷矢量及其復數形式
3.5 動態矢量位和標量位
3.5.1 動態矢量位和標量位的引入
3.5.2 動態矢量位和標量位方程
3.5.3 達朗貝爾方程及羅倫茲規範
本章小結
習題

第4章 平麵電磁波基礎
4.1 波動方程
4.2 理想介質中的均勻平麵波
4.2.1 平麵波的場
4.2，2 均勻平麵波的參數
4.2.3 均勻平麵波的傳播特陛
4.2.4 沿任意方嚮傳播的均勻平麵波
4.3 有耗媒質中的均勻平麵波
4.3.1 有耗媒質中平麵波的傳播特性
4.3.2 趨膚效應
4.3.3 工程應用
4.4 電磁波的極化
4.4.1 綫極化
4.4.2 圓極化
4.4.3 橢圓極化
4.4.4 電磁波極化特性的工程應用
4.5 色散和群速
4.5.1 色散現象與群速
4.5.2 相速與群速的關係
本章小結
習題

第5章 平麵電磁波的反射與透射
5.1 平麵波嚮平麵分界麵的垂直入射
5.1.1 平麵波嚮理想導體的垂直入射
5.1.2 平麵波嚮理想介質的垂直入射
5.2 平麵波對理想介質的斜入射
5.2.1 相位匹配條件和Snell定律
5.2.2 垂直極化波的斜入射
5.2.3 平行極化波的斜入射
5.3 平麵波對理想導體的斜入射
5.3.1 垂直極化波的斜入射
5.3.2 平行極化波的斜入射
5.4 平麵波的全透射與全反射
5．4.1 全透射
5.4.2 全反射
本章小結
習題

第6章 導行電磁波
6.1 微波及導波裝置簡介
6.1.1 微波簡介
6.1.2 常用導波裝置介紹
6.2 電磁波在均勻導波裝置中傳播的一般規律
6.2.1 波動方程與電磁場量錶達式
6.2.2 導行波的傳播模式
6.2.3 基本參數
6.3 矩形波導中波的參量和特性
6.3.1 TM波的電磁場分量
6.3.2 TE波的電磁場分量
6.3.3 矩形波導的傳播特性
6.4 沿矩形波導的單模傳輸
6.4.1 單模傳輸條件
6.4.2 矩形波導中的TE10波
6.5 矩形波導中的能量傳輸與損耗
6.5.1 矩形波導的傳輸功率
……
第7章 電磁波的輻射
第8章 靜態場分析與應用
第9章 靜態場的解

附錄A 部分習題參考答案
附錄B 常用矢量公式
附錄C 希臘字母讀音錶
附錄D 量和單位
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《電磁學理論與應用》 內容概述 《電磁學理論與應用》是一本旨在係統性地闡述電磁學基本原理、深入剖析電磁波的傳播規律，並在此基礎上探討其廣泛應用的書籍。本書內容涵蓋瞭電磁學的基石——靜電場和靜磁場，過渡到動態的電磁場，最終聚焦於具有強大能量和廣泛影響力的電磁波。全書結構嚴謹，邏輯清晰，從基礎概念齣發，逐步深入到復雜的理論模型，並通過大量的實例和應用場景，展現瞭電磁學在現代科技中的核心地位。 第一部分：靜電場與靜磁場的基礎 本部分將帶領讀者迴顧並深入理解電磁學的起點——靜電場和靜磁場。 靜電場： 電荷與庫侖定律： 書籍將從電荷的基本性質齣發，詳細介紹電荷守恒定律、電荷的量子化等概念。核心部分將是對庫侖定律的深入解析，包括其數學錶達式、矢量形式以及在不同介質中的錶現。我們將探討點電荷、綫電荷、麵電荷和體電荷的電場分布，並引入疊加原理，學會計算復雜電荷分布産生的電場。 電場強度與電勢： 進一步引入電場強度（E）的概念，理解其作為描述電場力作用的物理量的意義。接著，將重點講解電勢（V）及其與電場強度的關係，包括標勢的引入、等勢麵的概念以及它們在分析靜電場中的便利性。本書將詳細推導不同典型電荷分布（如均勻帶電球體、帶電圓環、平行闆電容器等）的電場和電勢，並強調電勢能的概念。 高斯定理及其應用： 高斯定理作為描述電場分布的另一重要定律，將在本書中得到詳盡闡述。我們將解釋其數學形式，並展示如何利用高斯定理簡化計算對稱性電荷分布的電場，例如無限長均勻帶電細絲、無限大均勻帶電平麵等。通過豐富的例題，讀者將深刻理解其物理意義和強大的計算能力。 電介質與電容： 引入電介質的概念，解釋其在電場中的極化現象，以及這如何影響電場的分布和電容的大小。我們將詳細分析電介質的介電常數、相對介電常數等參數，並深入研究各種典型電容器（平行闆、圓柱形、球形）的電容計算，以及電容器的串聯和並聯。 靜磁場： 電流與畢奧-薩伐爾定律： 從電流的基本概念齣發，討論穩恒電流的性質。核心內容將是畢奧-薩伐爾定律，它描述瞭恒定電流元在空間某點産生的磁場。我們將分析直綫電流、環形電流、載流導綫等産生的磁場分布，並運用疊加原理計算復雜電流分布産生的磁場。 安培環路定理及其應用： 安培環路定理是分析靜磁場分布的另一個重要工具，其地位類似於高斯定理在靜電場中的作用。本書將詳細介紹安培環路定理的數學形式，並演示如何利用它來計算具有高對稱性的穩恒磁場，例如無限長直導綫、載流螺綫管、載流圓環等內部和外部的磁場。 磁場強度與磁勢： 引入磁場強度（H）和磁感應強度（B）的概念，闡釋它們各自的物理意義。對於某些特殊情況，也將引入磁勢的概念，分析其在處理磁場問題中的作用。 磁介質與磁化強度： 探討物質的磁性，介紹順磁性、抗磁性和鐵磁性等不同類型的磁介質。深入分析磁化強度（M）的概念，以及磁介質在外磁場作用下如何産生感應磁矩。我們將分析不同磁介質對磁場的影響，以及磁導率等參數的意義。 電磁感應基礎（法拉第定律）： 雖然電磁感應是動態過程，但其基礎——法拉第電磁感應定律，在此作為進入動態場的重要鋪墊。我們將介紹感應電動勢的概念，以及如何根據磁通量的變化率來計算感應電動勢，為後續的動態場理論打下基礎。 第二部分：動態電磁場與麥剋斯韋方程組 本部分將從靜態場過渡到動態場，引入電磁場隨時間和空間的變化規律。 變化的電場與電位移矢量： 闡述變化的電場同樣能在空間中産生磁場。重點介紹電位移矢量（D）的概念，以及其在描述介質中電場時的便利性。 變化的磁場與法拉第定律迴顧： 再次強調法拉第電磁感應定律，並從動態場角度進行更深入的分析。 麥剋斯韋方程組： 這是整個電磁學理論的精髓所在，本書將投入大量篇幅來詳細闡釋麥剋斯韋方程組的四個基本方程（高斯靜電場方程、高斯磁場方程、法拉第感應定律、安培-麥剋斯韋定律）的物理意義，並從微分形式和積分形式兩個角度進行深入剖析。我們將詳細解釋位移電流的概念，以及它是如何彌補安培環路定理在非穩恒情況下的不足，從而使得變化的電場也能産生磁場。 電磁場的能量： 探討電磁場所攜帶的能量，引入坡印廷矢量（S），描述電磁能量的流動方嚮和功率密度。分析電磁場能量的守恒定律。 第三部分：電磁波的産生、傳播與輻射 本部分將基於麥剋斯韋方程組，深入研究電磁波的本質和特性。 電磁波的産生： 解釋加速變化的電荷是産生電磁波的源頭。通過分析振蕩電荷在空間中激發的電磁場，推導齣電磁波的産生機理。 平麵電磁波的傳播： 無界均勻介質中的傳播： 推導在理想介質（無損耗、均勻、各嚮同性）中傳播的平麵電磁波的波動方程，得到其速度（光速c），並分析其波動特性，如波長、頻率、波數等。 介質中的傳播特性： 討論電磁波在不同介質（如導電介質、有損耗介質）中的傳播特性，分析其衰減、相位變化等。 邊界條件與反射、摺射： 詳細闡述電磁波在不同介質界麵上的傳播，講解Fresnel方程，分析反射係數和透射係數，並討論全反射現象。 電磁波的輻射： 偶極子輻射： 分析最基本的電磁輻射源——振蕩電偶極子的輻射特性，包括其輻射場、輻射功率和方嚮圖。 天綫理論基礎： 基於偶極子輻射，引入更復雜天綫的輻射模型，為實際天綫設計提供理論基礎。 第四部分：電磁波的應用 本部分將展示電磁學理論如何在各個領域得到廣泛應用，並將讀者對電磁學知識的理解升華到實際層麵。 無綫通信： 無綫電波的産生與接收： 介紹無綫電波的産生原理（如振蕩電路）和接收原理（如調諧電路），以及天綫在其中的作用。 電磁波的調製與解調： 探討實現信息傳遞的各種調製技術（如AM、FM、PM），以及相應的解調過程。 不同頻段的應用： 介紹廣播、電視、手機通信、雷達等不同無綫通信係統所使用的電磁波頻段及其特性。 光波與光學： 可見光作為電磁波： 闡述可見光也是一種電磁波，討論其波長與顔色的關係。 光學現象的電磁學解釋： 從電磁學角度解釋光的反射、摺射、乾涉、衍射、偏振等現象，並介紹相關的光學器件（如透鏡、棱鏡）的工作原理。 激光技術： 簡述激光的産生原理及其在通信、醫療、工業等領域的應用。 微波技術： 微波的産生與傳輸： 介紹微波産生器件（如磁控管、速調管）和傳輸綫（如波導、同軸電纜）的工作原理。 微波爐、雷達、衛星通信： 詳細介紹微波在這些關鍵技術中的應用。 電磁兼容性（EMC）： 電磁乾擾（EMI）與電磁敏感性（EMS）： 解釋電磁兼容性是現代電子設備必須考慮的重要因素，討論電磁乾擾的來源和影響，以及提高設備抗乾擾能力的方法。 電磁場在生物和醫學中的應用： 核磁共振成像（MRI）： 介紹MRI技術基於核磁共振原理，利用強磁場和射頻脈衝來獲得人體內部的詳細圖像。 生物效應： 簡要討論電磁場對生物體的潛在影響。 其他新興應用： 無綫充電技術。 電磁懸浮技術。 電磁場在材料科學中的作用。 本書特色 理論深度與廣度兼備： 本書在係統講解電磁學基本理論的同時，也觸及瞭許多前沿的理論和應用。 數學推導清晰： 嚴格的數學推導是理解物理概念的基礎，本書力求在必要的數學推導上清晰明瞭。 豐富實例與應用： 大量的實際案例和技術應用將使讀者更深刻地理解理論的價值和實用性。 語言生動易懂： 盡管是理工科教材，本書仍力求語言生動，避免過於晦澀的錶達，以幫助不同背景的讀者理解。 《電磁學理論與應用》將為讀者構建一個完整的電磁學知識體係，幫助他們掌握這一基礎科學的核心內容，並為進一步深入學習相關領域或從事相關技術工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題設計，我認為是教科書中的一個亮點，它體現瞭作者對知識點掌握程度的精準把控。習題的難度梯度設計得非常科學，從基礎的概念驗證型題目，到需要綜閤運用多個章節知識點的計算題，再到最後那些開放性的、需要查閱資料進行理論拓展的思考題，層層遞進，毫不含糊。特彆是那些綜閤性的例題，往往會將多個物理情景融閤在一起，考察的不僅僅是公式的熟練運用，更重要的是對物理圖像的構建能力。我個人在使用時，發現很多題目都不是那種套路化的“填空計算”，而是需要我花時間去分析物理模型、明確假設條件的，這強迫我必須真正理解背後的原理纔能下手。這種高質量的習題集，使得這本書的自學價值大大提高，它真正成為瞭一個可以獨立帶領學習者從入門到精通的良師益友，而不是一本隻能在課堂上聽老師講解的輔助材料。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者在內容組織上著實下瞭一番功夫，看得齣來他對這門學科的理解非常深刻，並且有能力將復雜的理論以一種相對易懂的方式呈現齣來。初讀時，我最直觀的感受是，它並沒有一上來就拋齣那些令人望而生畏的數學公式，而是先用一些非常貼近生活或工程實際的例子來鋪墊概念，這對於我這樣基礎不太紮實的人來說，無疑是一個巨大的福音。比如，在講解電磁波的傳播特性時，作者沒有生硬地直接給齣麥剋斯韋方程組的抽象解，而是先描述瞭信號在不同介質中衰減和反射的現象，讓我對這些現象背後的物理機製有瞭初步的感知，然後再逐步深入到數學推導。這種“先知其然，後知其所以然”的編排順序，極大地降低瞭初學者的門檻，也讓我在學習過程中能保持更高的興趣。尤其是在處理邊界條件和散射問題時，書中給齣的例題解析非常詳盡，每一步的物理意義都解釋得很到位，不像有些教材隻是羅列公式，讓人摸不著頭腦。這種循序漸進的教學法，使得原本枯燥的理論學習過程變得像是一場探索未知的旅程。

評分☆☆☆☆☆

我對比過幾本同類的專業教材，深感這本書在邏輯推導上的嚴謹性是毋庸置疑的，但它的魅力遠不止於此，它還擁有一種“人文關懷”。這主要體現在作者對一些曆史背景和科學發展脈絡的穿插介紹上。例如，在講解法拉第發現電磁感應定律時，作者會簡要描述當時的實驗背景和思維過程，這讓冰冷的物理定律背後，仿佛有瞭鮮活的人類探索的印記。這種敘事方式，極大地調動瞭我對科學史的好奇心，也讓我對這些物理定律的建立過程有瞭更深層次的敬意。它不僅僅是在教我們“怎麼算”，更是在引導我們思考“為什麼會是這樣”，以及“前輩們是如何一步步攻剋難關的”。這種深層次的引導，對於培養一個真正的科研人纔或高級工程師來說，是比單純的解題技巧更為寶貴的東西。

評分☆☆☆☆☆

作為一名工程實踐者，我更看重教材的“實用價值”和“前沿性”。很多理論教材在講完基礎後就戛然而止，留給讀者的就是一堆隻能在紙上談兵的知識。然而，這本書在這方麵做得相當齣色。它沒有停留在經典的靜電學、靜磁學層麵，而是花瞭相當的篇幅去探討瞭電磁波在實際應用中的一些關鍵挑戰，比如電磁兼容性（EMC）的基礎概念，以及傳輸綫理論在高速電路設計中的應用。我記得有一章專門講解瞭波導理論，作者不僅推導瞭TE、TM模的截止頻率，還結閤瞭微波工程中常見的矩形波導和圓波導的實際尺寸限製進行瞭討論，這對於我們進行射頻前端設計時非常具有指導意義。書後附帶的一些數值模擬方法的基礎介紹，雖然不是重點，但也為想要進一步深入研究數值求解的讀者指明瞭方嚮，展現瞭教材與時俱進的廣闊視野，而非僅僅局限於幾十年前的經典物理模型。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和設計風格，說實話，是讓我眼前一亮的地方。現在市麵上很多理工科教材，封麵設計往往樸素到近乎簡陋，內容也常常是黑白文字密密麻麻堆砌，讀起來眼睛很容易疲勞。但這本書在視覺體驗上做瞭很多優化。插圖不僅清晰明瞭，而且色彩的運用也很巧妙，關鍵的電磁場分布圖、波形圖等，都用不同的顔色區分瞭矢量方嚮或場強大小，極大地增強瞭直觀性。更值得稱贊的是，對那些核心概念和公式，采用瞭不同的字體加粗或者背景色塊進行突齣顯示，這讓我在快速復習時，能夠迅速定位到知識的重點和難點所在，而不用逐字逐句地去翻找。這種對細節的關注，體現瞭編者對讀者閱讀體驗的尊重。此外，書中的符號標注係統也做到瞭高度一緻，很少齣現同一符號在不同章節代錶不同物理量的情況，這在處理跨章節的復雜問題時，避免瞭很多不必要的混淆和查找時間，讓學習的連貫性得到瞭很好的保持。