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谢宝昌 著

图书标签:

• 电磁学
• 能量转换
• 电磁场
• 物理学
• 能源
• 电力系统
• 无线能量传输
• 电磁辐射
• 电磁兼容性
• 应用物理

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111523659

版次：1

商品编码：11872044

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 21世纪高等院校电气工程及其自动化专业系列教材

开本：16开

出版时间：2016-02-01

用纸：胶版纸

页数：315

编辑推荐

适读人群 ：适于作为高等学校电类专业的本科生教材，也可供从事电磁理论和应用等领域工作的专业人
　　本书较为系统地介绍了各种电磁能量问题的求解方法，内容重在基础知识和方法，并紧紧围绕新技术发展趋势进行讲解。

内容简介

　　本书介绍了电磁能量的基本内容，包括静电能量与电容器、恒定电流电场与导体欧姆损耗、静磁能量与磁路、时变电磁能量与坡印亭定理、准静态场与电路理论、涡流及其损耗、自旋电子学基础、均匀平面电磁波的传播特性与极化方式、传输线理论和超导电磁能量。较为系统地介绍了各种电磁能量问题的解析法求解方法，教材内容重在基础知识和方法，并紧紧围绕新技术发展趋势。同时在各章中给出了丰富的例题，便于读者掌握基本概念和理论，并且每章都附有思考题与习题，可供读者选择。该书适于作为高等学校电类专业的本科生教材，也可供从事电磁理论和应用等领域工作的专业人员参考阅读。

目录

前言
电磁能量主要符号说明
第1章 导论
1.1 电磁能量概述
1.1.1 场与能
1.1.2 电磁场量
1.1.3 电磁单位制
1.1.4 电磁能量
1.2 电磁能量的分析方法
1.3 电磁能量的学习方法
思考题与习题

第2章 矢量分析
2.1 矢量及其代数运算
2.1.1 正交坐标系统
2.1.2 矢量代数及其运算
2.1.3 空间微元
2.2 标量场的方向导数和梯度
2.3 矢量场的环量和旋度
2.4 矢量场的通量和散度
2.5 矢量场的重要性质
2.6 矢量场的分类
2.7 矢量场的唯一性定理
2.8 泊松方程的解
思考题与习题

第3章 静电学
3.1 场源
3.2 库仑定律
3.3 电场强度
3.4 电位移矢量
3.5 标量电位
3.6 标量电位的方程
3.7 电介质材料的极化
3.8 静电场中的导体
3.9 静电场的交界面衔接条件
3.10 静电场问题求解
3.10.1 直接积分法
3.10.2 高斯定理法
3.10.3 一维泊松方程问题
3.11 镜像法
3.12 格林函数法
3.13 复变换法
3.14 分离变量法
3.14.1 直角坐标系中的分离变量法
3.14.2 圆柱坐标系中的分离变量法
3.14.3 圆球坐标系中的分离变量法
3.15 静电场的能量
3.15.1 静电系统能量
3.15.2 静电系统电场力
3.16 电容器及其储能
思考题与习题

第4章 恒定电流电场
4.1 电流及其密度
4.2 恒定电流电场的特性
4.3 恒定电流电场的交界面衔接条件
4.4 电阻器及其电阻
4.5 静电比拟
4.6 非均匀介质问题
思考题与习题

第5章 静磁学
5.1 洛仑兹力
5.2 安培定律
5.3 毕奥-萨伐尔定律与磁感应强度
5.4 磁场强度
5.5 磁位
5.5.1 矢量磁位
5.5.2 标量磁位
5.6 磁介质特性
5.6.1 磁性材料
5.6.2 磁介质的磁化
5.7 磁化介质产生的磁场
5.7.1 磁偶极子产生的远场
5.7.2 磁化介质产生的矢量磁位与磁化电流
5.7.3 磁化介质产生的标量磁位与磁荷
5.8 静磁场的交界面衔接条件
5.9 电抗器及其电感
5.10 静磁场能量
5.11 磁场力
5.12 磁路
5.13 静磁屏蔽
思考题与习题

第6章 时变电磁场
6.1 麦克斯韦方程组
6.1.1 法拉第电磁感应定律
6.1.2 高斯定理
6.1.3 全电流定律
6.1.4 磁通连续性原理
6.1.5 麦克斯韦方程组的微分和积分形式
6.2 材料的本构关系
6.3 时变场的交界面衔接条件
6.4 电磁场的波动性
6.4.1 电磁场量的波动性
6.4.2 动态位函数的波动性
6.5 时变电磁场的能量
6.6 时谐电磁场
6.7 准静态电磁场
6.7.1 准静态电磁场的概念
6.7.2 准静态电场
6.7.3 准静态磁场
6.7.4 准静态时变电路理论
6.7.5 涡流及其损耗
6.7.6 电磁屏蔽
6.8 自旋电子学
6.9 电磁能量转换装置
思考题与习题

第7章 均匀平面电磁波
7.1 理想媒质中的平面电磁波
7.1.1 平面电磁波的传播特性
7.1.2 任意方向传播的平面电磁波
7.2 有损媒质中的平面电磁波
7.3 平面电磁波的极化
7.3.1 沿z轴正方向传播的平面电磁波极化
7.3.2 不沿坐标轴方向传播的平面电磁波极化
思考题与习题

第8章 传输线
8.1 概述
8.2 传输线分布参数模型
8.3 传输线方程
8.4 无耗均匀传输线
思考题与习题

第9章 超导电磁能量
9.1 历史回顾
9.2 超导特性
9.2.1 零电阻特性；
9.2.2 麦纳斯效应
9.2.3 磁通量子化和约瑟夫逊效应
9.2.4 超导临界状态参数
9.3 伦敦方程
9.3.1 二流体模型
9.3.2 伦敦方程
9.3.3 伦敦方程的应用
9.4 超导体应用
9.4.1 超导磁体（SM）
9.4.2 超导磁浮（SML）
9.4.3 超导故障电流限制器（SFCL）
9.4.4 超导能量存储、传输和转换装置
思考题与习题
附录
附录A 矢量恒等式
附录B 典型圆球面积分公式推导
附录C 标量电位与矢量磁位比较
附录D 电偶极子与磁偶极子比较

参考文献

前言/序言

　　电磁能量是一门以电磁场为核心的基础课程，主要包括电磁能量的微观和宏观表征、数学基础——场论、静电场、恒定电流电场、静磁场、时变电磁场、均匀平面电磁波、传输线和超导电磁能量等。电磁能量教材内容不仅强调基础理论的阐述、各种电磁场问题的描述和求解方法，特别是静电场边值问题的各种解析法求解、静电比拟和电磁类比，还强调与工程应用紧密结合的电磁能量存储元件、传输系统和应用。　　电磁能量课程按照64学时设计，包括理论和实验两大部分。本书编写的内容是电磁能量的理论部分。本课程实验部分内容将独立撰写实验指导书，包括硬件系统实验和软件模拟计算和演示。　　本书共9章。各章内容简述如下：　　第1章概述电磁能量的基本特点、符号与量纲、分析和学习方法，让学生了解本课程的主要内容。　　第2章介绍分析电磁能量的数学基础——场论，包括常用正交坐标系统，矢量分析基础包括基本代数运算，梯度、旋度和散度等偏微分运算，不同维数空间积分的斯托克斯定理和高斯散度定理，矢量场的性质、分类和唯一性定理，对每一类矢量场通过引入合适的位函数将矢量场方程转换为位函数满足的泊松或拉普拉斯方程，并介绍利用格林定理求解无界空间中泊松方程的方法。　　第3章从库仑定律出发分析静电场的概念和性质，以及静电场满足的微分和积分方程，分析电介质和导体在静电场中的行为，不同介质交界面电场强度、电位移矢量和电位满足的衔接条件，静电场边值问题的描述，给出场源积分法、镜像法、格林函数法、复变换法和分离变量法等静电场问题的求解方法，推导出静电场能量的表达式，利用虚位移原理推导出电场力的静电场能量法计算方法，最后介绍电能存储元件——电容器与电容的概念和简单设计结构尺寸的方法。　　第4章是电场和磁场过渡的内容，介绍恒定电流电场的概念、性质和电功率损耗，不同交界面上的衔接条件，利用静电比拟方法通过静电场计算恒定电流电场，介绍工程接地器及其接地电阻和跨步电压的概念和计算方法。　　第5章从洛仑兹力和安培定律出发分析静磁场的概念和性质、静磁场满足的微积分方程，分析磁介质的磁化行为和磁化介质产生的磁场，从安培观点引入磁化电流概念，而从库仑的观点引入磁荷概念。由此，分别引入矢量磁位和标量磁位，推导出不同磁介质交界面上磁场强度、磁感应强度、矢量磁位和标量磁位满足的衔接条件。通过电流管回路磁通量、分数匝数和磁链的概念，建立起简单介质中导体线圈之间单位电流磁链与电感的关系，从而进一步推导出静磁场能量表达式，利用能量守恒原理与虚位移概念获得磁场力的能量法计算方法，最后利用安培环路定律分析磁路的概念和典型磁路的工程计算方法。　　第6章在总结静态场的基础上，从法拉第电磁感应定律出发，通过引入位移电流的概念，建立起麦克斯韦方程组的微分和积分形式，以及介质在电磁场中的本构关系和不同介质交界面上的电磁场量的衔接条件，推导出电磁场的波动方程和电磁能量守恒的坡印亭定理的微分和积分形式。介绍了时谐场的复数分析法和准静态场的分析方法，并导出了电路基本理论中的三大基本定律：欧姆定律、基尔霍夫电流和电压定律，利用坡印亭定理导出了多端口电路系统输入电磁功率与端口电压和电流的关系，分析了涡流场及其损耗的计算方法，最后介绍了磁电子学的基本概念和微磁理论的LLG方程，以及电磁能量转换装置，如变压器、旋转电机和直线感应电机。　　第7章简要介绍均匀平面电磁波的传播特性和极化方式，利用复平面轨迹法推导出任意传播方向均匀平面电磁波的极化方式判断方法，为电磁波在介质中的反射、折射和波导中的传播打下基础。　　第8章介绍传输线的概念，建立了分布参数模型、电压和电流的波动方程，分析了正弦电源激励下波动方程的解，以及无损耗均匀传输线的传输特性，作为今后学习导行电磁波和电力系统理论分析的基础。　　第9章介绍超导电性的概念、特性、电磁理论和应用。超导技术是未来应用的新技术，在电气、通信、计算机、医疗和电磁测量等领域都具有广泛的应用，该章主要介绍强电领域的应用，如超导磁极，超导磁悬浮，超导故障电流限制器，超导能量存储、输送和转换装置等。　　本书由谢宝昌独立编写。在编写过程中得到上海交通大学教务处、电子信息与电气工程学院的支持。在此，对为本书的写作提供帮助的同事表示深切谢意。另外要感谢家人给予我充足的时间投入这项工作。　　由于作者水平有限，书中内容难免存在缺陷和不足之处，欢迎广大读者和专家学者批评指正。

探寻古老智慧的迷人世界 在这本引人入胜的书籍中，我们将一同踏上一段穿越时空的非凡旅程，去探索那些深埋于人类文明洪流之中的古老智慧。我们并非从物理定律的严谨推演出发，也非探究微观粒子间微妙的互动，而是将目光投向那些早已被遗忘，却又深刻影响了我们思维方式和生活态度的精神遗产。 本书将带领读者深入那些古老的文明，例如神秘的古埃及、智慧的古希腊、悠远的古印度，以及东方神秘的道家思想等。我们将剥开历史的尘埃，去聆听那些先贤们的呢喃，去理解他们对于宇宙、生命、以及人类自身存在的独特见解。这不仅仅是对历史的回顾，更是一次对人类思想深度的一次挖掘。 第一章：古埃及的宇宙观与灵魂不朽之谜 在尼罗河畔，在金字塔的宏伟阴影下，古埃及人构筑了一个何其独特的宇宙图景。他们相信，宇宙并非冷冰冰的物质堆砌，而是充满了神圣的秩序与活力的生命体。太阳神拉的东升西落，不仅是日夜的交替，更是宇宙生生不息的象征。我们将在这一章深入探究埃及神话中诸神的关系，理解诸如“玛阿特”（Ma'at）——真理、秩序、正义——这样的核心概念，它们如何渗透到古埃及人的社会生活、法律体系乃至于来世观中。 当然，古埃及人对灵魂不朽的执着，是他们文明中最令人惊叹的篇章之一。从精妙绝伦的木乃伊制作，到宏伟的陵墓设计，再到《亡灵书》中为死者灵魂在冥界指引方向的咒语，无不展现了他们对死后世界的深刻冥想。我们将尝试理解，是什么样的哲学和宗教信仰，驱动了古埃及人对永恒的如此强烈的追求。这种对生命终极意义的追问，是否也在我们今天的意识深处留下了某种回响？ 第二章：古希腊哲学的理性之光与逻各斯精神 当我们将视线转向爱琴海，古希腊的理性之光便开始照耀。本书并非要复述柏拉图的“理型论”或亚里士多德的“四因说”，而是要聚焦于古希腊人身上那种无与伦比的探索精神——他们对“逻各斯”（Logos）的追求，即理性、规律、以及宇宙的内在秩序。 我们将重温那些伟大的思想家，如苏格拉底对“认识你自己”的深刻洞见，他那如 midwife 般的诘问方式，如何促使人们审视自己的信念。我们也将深入了解赫拉克利特关于“万物流转”的哲学，他并非仅仅看到了变化，更从中看到了隐藏在变化背后的永恒规律。又或者，我们审视一下斯多葛学派的“顺应自然”，他们如何理解人的情感与宇宙的和谐，如何在顺境中保持平静，在逆境中坚定自我。 古希腊哲学不仅仅是抽象的思辨，它还深刻影响了西方艺术、政治、以及科学的萌芽。我们将探索，这种对理性和逻辑的推崇，如何为后世的文明奠定了坚实的基础，又如何在与神话和宗教的交融中，展现出独特的魅力。 第三章：古印度的智慧之海：瑜伽、轮回与解脱 深入印度次大陆，我们则进入了一个截然不同的智慧海洋。这里，哲学与宗教的界限往往模糊不清，构成了一幅幅色彩斑斓的精神画卷。本书将不拘泥于梵语经文的字面意思，而是深入探究那些贯穿印度思想的宏大命题。 “轮回”（Samsara）与“业”（Karma）——这两个概念，如同一条无形的线，串联起无数生命。我们将尝试理解，古印度人如何通过对生死循环的观察，提出了“业”力法则，即每个行为都会产生相应的结果，并影响未来的生命轨迹。这并非宿命论，而是一种深刻的因果观，鼓励人们在每一个当下负责任地生活。 而“瑜伽”（Yoga）与“冥想”（Meditation），则不仅仅是身体的锻炼，它们更是通往内心平静与自我觉醒的道路。我们将探讨，瑜伽的真正意义在于身心合一，在于通过一系列的练习，达到对自我潜能的开发，以及与宇宙更高意识的连接。本书将尝试从一个更哲学和精神的层面去理解瑜伽，而非将其简单视为一种健身方式。 最后，我们将触及“解脱”（Moksha）的终极目标——摆脱轮回的束缚，达到一种永恒的宁静与喜悦。这是一种对生命苦难的超越，一种对终极真理的证悟。古印度思想的深邃与广博，如同一片浩瀚的海洋，等待着有缘人的探索。 第四章：东方智慧的静谧之境：道家与气的哲学 当我们转向东方，中国古代的道家思想，以其独特的静谧与和谐，吸引着我们。本书将不深究《道德经》的文字奥秘，而是尝试理解道家对于“道”（Dao）的理解——那是天地万物的本源，是宇宙运行的根本规律，是不可言说、却又无处不在的存在。 “无为而治”（Wu Wei）——这个看似消极的词语，在道家思想中却蕴含着深刻的智慧。它并非什么都不做，而是顺应自然，不强求，不妄为。我们将探讨，在纷繁复杂的世界中，如何通过“无为”来实现更高的效率与和谐。 “气”（Qi）——道家思想中一个至关重要的概念。它不仅仅是呼吸，而是构成万物最基本的生命能量。我们将理解，古人如何通过对“气”的观察，理解身体、自然乃至宇宙的运行。从太极拳的刚柔并济，到中医的经络学说，再到中国传统绘画中对“气韵生动”的追求，无不体现着“气”的思想。 道家思想所倡导的“返璞归真”，对“小国寡民”的理想社会构想，以及对个体生命自在、自我的强调，都为我们理解人与自然、人与社会的关系，提供了独特的视角。它是一种追求内在和谐与外在宁静的生活哲学。 第五章：文明的交织与智慧的传承 在本书的最后，我们将超越单一文明的界限，去审视这些古老智慧如何在历史的长河中相互交织、相互影响。从丝绸之路上东西方思想的碰撞，到宗教传播中文化的融合，再到哲学流派的演变，我们看到，人类的智慧并非孤立存在，而是共同构成了一幅宏大的精神图景。 我们将思考，这些古老的智慧，在今天这个科技飞速发展的时代，是否还有其存在的价值？它们是否能为我们解决当下的困惑，提供新的视角？又或者，它们只是历史的遗迹，供我们凭吊？ 本书的宗旨，并非要为读者提供一个标准答案，而是希望能够激发读者内心深处的思考，去重新审视自己对于生命、宇宙以及人类存在的理解。我们并非要解读那些晦涩的经文，而是要感受那些跨越千年的智慧之光，并尝试将它们转化为滋养我们心灵的甘泉。 这是一场关于人类精神探索的邀约，一场关于古老智慧的迷人冒险。让我们一同启程，去发现那些隐藏在我们内心深处，却又被遗忘许久的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

我最近迷上了一本关于古代神话的解读，叫做《诸神黄昏：北欧神话的史诗回响》。我一直对北欧的神话故事很感兴趣，但之前的了解都比较零散。这本书将北欧神话的完整体系，从创世之初到诸神黄昏的终结，都进行了清晰而深刻的梳理。书中对奥丁、索尔、洛基等主要神祇的形象塑造，以及他们的恩怨情仇，都描绘得淋漓尽致。我特别喜欢作者对于诸神黄昏这个故事的解读，那种末日来临前的悲壮和无奈，以及对新生的希冀，都让人心潮澎湃。书中还深入剖析了北欧神话中蕴含的哲学思想，像是命运的不可抗拒，英雄的悲剧性，以及对于自由和力量的追求，都让我受益匪浅。作者在解读神话故事的同时，还引用了大量的古代史诗和文学作品，让整个故事更加丰富和有说服力。读这本书，就像是在经历一场波澜壮阔的史诗之旅，让我对古人的想象力和哲学智慧感到无比惊叹。它不仅是一本神话故事的书，更是一次对人类精神世界的探索，让我对勇气、牺牲、以及生命本身的意义有了更深刻的思考。

评分☆☆☆☆☆

最近读了《山海异闻录：诡梦回廊》，感觉完全沉浸在了一个光怪陆离的世界里。这本书讲的是一个古代的盗墓者，意外闯入了一个充满诡异传说的古墓。墓穴的设计非常精巧，机关重重，每一次的冒险都充满了未知和惊险。我最喜欢的地方在于，作者并没有简单地堆砌恐怖元素，而是将历史传说、民间故事巧妙地融入其中，让整个故事充满了文化底蕴。书里描述的那些奇特的生物，像是长着翅膀的蛇，会说话的石像，都让我脑洞大开。特别是其中一个章节，描写了主角在一个幻境中，看到了自己过去最深的恐惧，那种心理上的描写非常到位，让我感同身受，甚至能体会到主角内心的挣扎和恐惧。而且，这本书的语言风格非常有特色，古朴典雅，又带着一股子江湖的洒脱。读起来就像是在听一个老者在娓娓道来一段尘封的往事，充满了神秘感。我平时不太喜欢看太血腥暴力的故事，但《山海异闻录》的恐怖更多的是心理上的压迫感，以及对未知的好奇，让人欲罢不能。读完之后，我甚至开始研究起古代的墓葬文化和传说，可见这本书的影响力有多大。

评分☆☆☆☆☆

我最近看了一本关于城市规划的书，叫做《摩登都市：未来空间的设计蓝图》。这本书完全颠覆了我对城市概念的认知。它探讨的不仅仅是简单的建筑风格或者交通布局，而是从更深层次的角度，去思考人类与城市的关系，以及未来城市应该如何发展才能更可持续、更宜居。书中列举了许多前沿的城市规划案例，从新加坡的“花园城市”理念，到荷兰的“海绵城市”建设，再到一些科幻电影中描绘的垂直城市和地下城市，都让我大开眼界。我特别喜欢作者对于“社区”概念的探讨，如何在日益疏离的现代社会中，重新构建人与人之间的联系，让城市不仅仅是钢筋水泥的集合，更是温暖的家园。书中还详细分析了环境、能源、交通、科技等因素在城市发展中的作用，以及如何通过智能化手段，提高城市的运行效率和居民的生活品质。虽然有些概念听起来有些超前，但作者的分析逻辑清晰，数据详实，让我觉得并非遥不可及。这本书给我带来了很多启发，让我开始用一种全新的视角去观察我身边的城市，并思考着我们是否真的生活在最理想的城市空间里。

评分☆☆☆☆☆

我最近淘到了一本非常有意思的书，叫做《星际拓荒者：失落的遗产》。这本书完全出乎我的意料，它讲的是一群勇敢的探险家，在遥远的宇宙深处，发现了一颗被遗忘的星球。这颗星球上存在着一种古老而神秘的文明，他们的科技水平已经远远超出了我们的想象。故事的主角，一位名叫艾莉亚的年轻女舰长，带领着她的团队，克服重重困难，深入探索这个星球的秘密。他们不仅要面对星球上未知的危险，还要解开关于那个失落文明的谜团。书中的想象力极其丰富，对于宇宙飞船的设计、星球的地貌、外星生物的形态，都描绘得栩栩如生，仿佛置身其中。我特别喜欢书中对星际旅行的描写，那种浩瀚无垠的宇宙，点点繁星，让人心生敬畏。而艾莉亚舰长面对困境时展现出的智慧和勇气，更是让我深受感动。她不是一个完美的英雄，也会犯错，也会感到迷茫，但她始终坚持着自己的信念，带领着团队不断前进。这本书让我重新认识了探索的意义，也让我对未来充满了期待。虽然我并不是一个科幻迷，但这本书硬是把我拉进了这个奇妙的世界，让我一口气读完，并且意犹未尽。

评分☆☆☆☆☆

最近一不小心翻到一本关于茶文化的书，叫做《清韵茶语：品味东方慢生活》。我一直以为自己对茶有所了解，但读完这本书，才发现自己之前所知的不过是冰山一角。这本书就像一位温婉的茶道宗师，娓娓道来茶的起源、发展，以及不同茶类的特点、冲泡方法和品饮之道。我尤其喜欢书中对于中国传统茶道的描写，那种行云流水的冲泡过程，那种宁静致远的品饮意境，都让我心生向往。作者并没有简单地罗列知识点，而是将茶与诗词、绘画、哲学、生活方式紧密地联系起来，展现了茶在中国文化中的独特地位。书中对不同地域的特色茶，像是西湖龙井的清雅、普洱的醇厚、铁观音的香醇，都做了细致的描述，甚至能通过文字感受到那种淡淡的茶香。让我印象深刻的是，作者强调茶不仅仅是一种饮品，更是一种生活态度，一种追求内心平静和生活品质的方式。读完这本书，我感觉自己对生活的理解又深刻了一些，也更加珍惜那些慢下来的时光，用心去感受生活中的点滴美好。