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邬春明 著

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出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301205082

商品编码：29729914418

包装：平装

出版时间：2012-07-01

基本信息

书名：电磁场与电磁波(第2版)

定价：30.00元

作者：邬春明

出版社：北京大学出版社

出版日期：2012-07-01

ISBN：9787301205082

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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　　《21世纪全国应用型本科电子通信系列实用规划教材：电磁场与电磁波（第2版）》特色：
　　根据当前就业形势和**相关行业标准，对版教材进行了修订，更符合学科的发展潮流。在普及科技知识的同时，将人文知识融入理论讲解，提高读者的人文素养。图文并茂，增强教材的可读性，培养读者的逻辑思维能力与形象思维能力。内容丰富，融会当前**理论和工程实例，拓宽阅读视野。
　　简化数学推导，增加应用实例；重新编排习题，增加附录内容；调整编写体系，符合发展规律。

内容提要

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　　《21世纪全国应用型本科电子通信系列实用规划教材：电磁场与电磁波（第2版）》从矢量分析与场论人手，系统介绍了电磁场的基本理论和应用，内容包括矢量分析与场论基础、电磁感应、时变电磁场、平面电磁波基础、平面电磁波的反射与透射、导行电磁波、电磁波的辐射、静态场分析与应用、静态场的解。每章都附有小结和习题，书后附有部分习题参考答案。
　　本修订版保留了版的编写体系，采用了先动态再将静态作为特例处理的编写方法，进一步加强了系统性、突出了应用性，使教材更符合时代特色。
　　《21世纪全国应用型本科电子通信系列实用规划教材：电磁场与电磁波（第2版）》可作为高等学校电子信息类各专业本科教材，也可作为从事相关领域技术人员的参考书。

目录

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章 矢量分析与场论基础
1.1 标量场和矢量场
1.1.1 标量和矢量
1.1.2 标量场和矢量场
1.2 矢量运算
1.2.1 标量积和矢量积
1.2.2 三重积
1.3 常用正交坐标系
1.3.1 三种常用坐标系
1.3.2 三种坐标系之间的相互转换
1.4 标量场的梯度
1.4.1 方向导数
1.4.2 标量场的梯度
1.5 矢量场的通量与散度
1.5.1 矢量场的通量
1.5.2 矢量场的散度
1.5.3 散度定理
1.6 矢量场的环量与旋度
1.6.1 矢量场的环量
1.6.2 矢量场的旋度
1.6.3 斯托克斯定理
1.7 拉普拉斯算符及其运算
1.8 亥姆霍兹定理
1.8.1 散度、旋度的比较
1.8，2 亥姆霍兹定理
本章小结
习题

第2章 电磁感应
2.1 电荷及电荷守恒定律
2.1.1 电荷及电荷密度
2.1.2 电荷守恒定律
2.2 电流及电流连续性方程
2.2.1 电流及电流密度
2.2.2 电流连续性方程
2.3 库仑定律与电场强度
2.3.1 库仑定律
2.3.2 电场强度
2.3.3 电位函数
2.4 高斯定理和电通量密度
2.4，1 电通量密度
2.4.2 高斯定理
2.5 欧姆定律和焦耳定律的微分形式
2.5.1 欧姆定律的微分形式
2.5.2 电阻
2.5.3 焦耳定律的微分形式
2.6 电介质中的电场及电位移矢量
2.6.1 电介质的极化
2.6.2 电位移矢量
2.7 毕奥萨伐定律及磁感应强度
2.7.1 安培磁力定律
2.7.2 毕奥萨伐定律及磁感应强度
2.8 法拉第电磁感应定律
2.8.1 法拉第电磁感应定律的积分形式
2.8.2 法拉第电磁感应定律的
微分形式
本章小结
习题

第3章 时变电磁场
3.1 位移电流与全电流定律
3.1.1 安培环路定律
3.1.2 位移电流及全电流安培环路定律
3.2 麦克斯韦方程组
3.2.1 麦克斯韦方程组
3.2.2 结构方程和限定形式的麦克斯韦方程组
3.2.3 时变电磁场与复数形式的麦克斯韦方程组
3.2.4 时变电磁场的应用
3.3 时变电磁场的边界条件
3.4 坡印廷定理与坡印廷矢量
3.4.1 坡印廷定理
3.4.2 坡印廷矢量及其复数形式
3.5 动态矢量位和标量位
3.5.1 动态矢量位和标量位的引入
3.5.2 动态矢量位和标量位方程
3.5.3 达朗贝尔方程及罗伦兹规范
本章小结
习题

第4章 平面电磁波基础
4.1 波动方程
4.2 理想介质中的均匀平面波
4.2.1 平面波的场
4.2，2 均匀平面波的参数
4.2.3 均匀平面波的传播特陛
4.2.4 沿任意方向传播的均匀平面波
4.3 有耗媒质中的均匀平面波
4.3.1 有耗媒质中平面波的传播特性
4.3.2 趋肤效应
4.3.3 工程应用
4.4 电磁波的极化
4.4.1 线极化
4.4.2 圆极化
4.4.3 椭圆极化
4.4.4 电磁波极化特性的工程应用
4.5 色散和群速
4.5.1 色散现象与群速
4.5.2 相速与群速的关系
本章小结
习题

第5章 平面电磁波的反射与透射
5.1 平面波向平面分界面的垂直入射
5.1.1 平面波向理想导体的垂直入射
5.1.2 平面波向理想介质的垂直入射
5.2 平面波对理想介质的斜入射
5.2.1 相位匹配条件和Snell定律
5.2.2 垂直极化波的斜入射
5.2.3 平行极化波的斜入射
5.3 平面波对理想导体的斜入射
5.3.1 垂直极化波的斜入射
5.3.2 平行极化波的斜入射
5.4 平面波的全透射与全反射
5．4.1 全透射
5.4.2 全反射
本章小结
习题

第6章 导行电磁波
6.1 微波及导波装置简介
6.1.1 微波简介
6.1.2 常用导波装置介绍
6.2 电磁波在均匀导波装置中传播的一般规律
6.2.1 波动方程与电磁场量表达式
6.2.2 导行波的传播模式
6.2.3 基本参数
6.3 矩形波导中波的参量和特性
6.3.1 TM波的电磁场分量
6.3.2 TE波的电磁场分量
6.3.3 矩形波导的传播特性
6.4 沿矩形波导的单模传输
6.4.1 单模传输条件
6.4.2 矩形波导中的TE10波
6.5 矩形波导中的能量传输与损耗
6.5.1 矩形波导的传输功率
……
第7章 电磁波的辐射
第8章 静态场分析与应用
第9章 静态场的解

附录A 部分习题参考答案
附录B 常用矢量公式
附录C 希腊字母读音表
附录D 量和单位
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《量子纠缠与时空织锦：探寻宇宙的深层奥秘》 内容概要： 本书旨在带领读者踏上一场穿越微观量子世界与宏观时空结构的震撼之旅。我们将深入剖析量子纠缠这一令人匪夷所思的现象，揭示其如何挑战我们对现实的直观认知，并探讨其在信息传递、计算以及基础物理学研究中的革命性潜力。同时，本书还将以前所未有的视角，阐述爱因斯坦的广义相对论如何将时空视为一张动态编织的织锦，其中物质与能量相互作用，塑造着宇宙的演化。我们将从引力波的探测出发，窥探黑洞合并的壮丽图景，理解暗物质与暗能量如何成为宇宙构成的主要组成部分，并展望未来统一场论的可能性。本书的独特之处在于，它并非孤立地讲解量子力学或广义相对论，而是致力于描绘两者之间错综复杂、却又息息相关的内在联系，试图勾勒出宇宙最根本的运行规律。 第一部分：潜入量子深渊——纠缠的奇异之舞 本部分将从量子力学的基本概念出发，逐步引导读者走进那个充满不确定性与概率的奇妙世界。我们将首先回顾海森堡不确定性原理，理解微观粒子行为的根本限制，并借此引入量子叠加态的概念，体会一个粒子可以同时处于多种状态的“幽灵”般的特性。 核心的重点将聚焦于“量子纠缠”。我们将详细解释纠缠态的形成机制，即两个或多个粒子之间产生的超越时空限制的关联。通过贝尔不等式实验的经典思想实验，我们将直观地理解纠缠态如何违背了我们基于经典物理学的直觉，即“局域实在论”。例如，当一对纠缠粒子被分隔开极远的距离后，测量其中一个粒子的某个属性，会瞬间影响到另一个粒子的相应属性，这种“鬼魅般的超距作用”是如何发生的？本书将通过生动的类比和深入的逻辑推理，帮助读者克服这种认知上的障碍。 我们将探讨量子纠缠在信息科学领域的颠覆性应用。例如，量子密钥分发（QKD）如何利用纠缠的特性，实现理论上不可破解的通信加密。我们将介绍量子隐形传态（Quantum Teleportation）的原理，理解信息如何在不经过物理传输的情况下，从一个地点转移到另一个地点。此外，对于构建强大的量子计算机，纠缠更是不可或缺的资源。我们将讨论量子比特（qubit）如何利用叠加与纠缠，实现指数级的计算能力提升，从而解决传统计算机难以企及的复杂问题，例如药物研发、材料设计以及密码破解等。 除了应用层面，本书还将深入探讨量子纠缠对基础物理学研究的启示。纠缠是否是连接量子世界与宏观世界的桥梁？它是否暗示着宇宙在某个更深层次上是信息整体的体现？我们还将简要介绍量子信息理论的前沿进展，例如量子纠错码的研究，以及如何利用纠缠来探索时空本身的量子结构。 第二部分：驾驭时空之弦——广义相对论的宇宙宏图 本部分将带领读者进入爱因斯坦构建的宏伟宇宙图景——广义相对论。我们将从狭义相对论中时间膨胀与长度收缩的奇特现象出发，引出质量与能量之间的等价关系（E=mc²），并将其作为理解广义相对论的基石。 本书的核心将是阐释广义相对论如何将时空视为一个统一的、动态的实体。我们将详细解释“时空弯曲”的概念，即物质和能量的存在会“压弯”周围的时空，而我们所感受到的引力，实际上就是物体在这种弯曲时空中遵循“测地线”运动的表现。本书将通过精心设计的思想实验，例如“等效原理”，来帮助读者理解引力与加速度之间的深刻联系。我们将分析光线在强引力场中的偏折现象，以及引力红移的原理，这些都是广义相对论的重要预言，并已被天文观测所证实。 引力波的探测将是本部分的一个重要亮点。我们将回顾引力波的理论预言，并详细介绍 LIGO、Virgo 等引力波探测器的工作原理。通过分析探测到的引力波信号，例如双黑洞合并、中子星碰撞等事件，我们可以直接“聆听”宇宙中最剧烈的事件，从而以前所未有的方式观测宇宙。本书将深入解读这些观测数据所揭示的关于黑洞性质、中子星物质状态以及宇宙膨胀历史的宝贵信息。 我们还将深入探讨黑洞的神秘世界。从事件视界到奇点，本书将剖析黑洞这一时空极度扭曲区域的物理特性。我们将讨论黑洞的霍金辐射理论，以及它可能如何与量子力学相互关联，从而为我们理解黑洞蒸发和信息悖论提供线索。 暗物质和暗能量作为构成宇宙绝大部分组成部分的神秘力量，也将是本部分关注的焦点。我们将回顾支撑暗物质和暗能量存在的观测证据，例如星系旋转曲线、宇宙大尺度结构以及宇宙加速膨胀的现象。本书将介绍当前关于暗物质粒子性质和暗能量本质的各种理论模型，并探讨如何通过未来的观测和实验来进一步揭示它们的真相。 第三部分：量子与时空的交汇——宇宙的统一之梦 本部分将致力于探索量子力学与广义相对论这两大物理学支柱之间可能存在的深层联系。尽管在各自的领域内都取得了辉煌的成就，但它们在描述极端物理条件（如宇宙大爆炸的最初时刻或黑洞内部）时却常常出现矛盾。本书将引领读者审视当前的理论尝试，试图构建一个能够统一描述量子现象和引力现象的“万有理论”。 我们将介绍量子场论在引力领域应用的困难，以及量子引力研究面临的挑战。例如，如何处理时空本身的量子涨落？弦理论、圈量子引力等不同的量子引力候选理论将在此被一一介绍，并分析它们的优势与局限。我们将探讨黑洞信息悖论在量子引力研究中的核心地位，以及它可能为我们理解时空本质提供的线索。 本书将进一步深入讨论，纠缠是否可能是构建时空结构的基本要素。一些前沿的理论认为，时空并非一个基本的存在，而是由更基本的量子信息单元通过纠缠关系“编织”而成。我们将探讨“ER=EPR”猜想，即爱因斯坦-罗森桥（虫洞）与爱因斯坦-普利多-波多尔斯基（EPR）对（量子纠缠）之间的等价性，这一猜想可能为连接量子纠缠和时空几何提供一条全新的视角。 我们将展望未来，展望通过引力波天文学、粒子物理实验以及更高精度的宇宙学观测，如何为检验这些统一理论提供关键证据。本书将鼓励读者以开放的心态，拥抱科学的未知，并思考人类在探索宇宙最深层奥秘过程中所扮演的角色。 结语： 《量子纠缠与时空织锦：探寻宇宙的深层奥秘》是一本面向对宇宙本质充满好奇的读者的著作。它将带领你超越日常经验的束缚，深入到微观粒子的奇异舞蹈之中，同时也将带你翱翔于宏伟的时空结构之中。通过对量子纠缠的深入剖析和对广义相对论的精妙解读，本书旨在勾勒出一幅关于宇宙运行最根本规律的壮丽图景，并激励读者思考人类在理解宇宙过程中所面临的挑战与未来的无限可能。本书的内容力求严谨而又不失趣味，旨在让更多人能够理解并欣赏我们所处宇宙的深刻之美。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和印刷质量简直是教科书中的典范。纸张厚实，触感温润，即便是长时间阅读也不会觉得眼睛干涩疲劳。封面设计简洁大气，透露出一种严谨的学术气息。内页排版非常清晰，公式和图表的绘制精细度令人赞叹，那些复杂的矢量图和电磁场分布图，都能看得一清二楚，这对于理解那些抽象的物理概念至关重要。特别值得一提的是，书中的插图不是那种简单示意性的，而是深入到物理本质的描绘，比如波的传播路径、边界条件下的场线扭曲等等，都通过精美的图形直观地展现了出来，极大地降低了初学者的理解门槛。而且，章节间的逻辑衔接处理得非常自然，读起来一气呵成，仿佛作者在耐心地引导你逐步深入这个迷人的领域。从目录就能看出编排的匠心，内容覆盖面广而不冗余，兼顾了理论的深度和工程应用的广度，这种对细节的极致追求，让这本书的阅读体验本身就是一种享受。

评分☆☆☆☆☆

作为一本理工科教材，这本书的习题设置绝对是它的一大亮点，简直是为“学以致用”量身定制的。习题的难度梯度设计得非常合理，从最基础的公式套用和基本概念检验，到中等难度的综合应用题，再到最后几章那些需要深度思考和工程判断的挑战题，层层递进，让人感到每完成一组练习都是一次实实在在的进步。我尤其欣赏它在习题中融合了现代科技背景的案例，比如关于微波炉的工作原理、射频电路中的阻抗匹配问题，甚至是光纤通信中的基本概念都有所涉及，这让枯燥的计算过程充满了现实意义。而且，书后的参考答案和详细解题步骤，并非简单的数字罗列，而是附带了对解题思路的精辟总结，纠正了我许多似是而非的理解误区。掌握了这些习题的解法，感觉对付考试绰绰有余，更重要的是，对未来从事相关领域的工作也打下了扎实的计算基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度达到了一个令人印象深刻的平衡点。它在介绍基础理论时，比如静电场和恒定磁场，其阐述的严谨性足以媲美最顶尖的纯理论著作，每一个定义、每一个定理的推导都经得起最严格的审视。然而，它并没有止步于此，而是非常自然地过渡到了动态电磁场和电磁波的传播，这部分内容的处理尤为精彩。作者对波的特性，如反射、折射、绕射等现象的描述，不仅基于数学模型，更辅以丰富的类比和几何光学、物理光学思维的结合，使得电磁波这种看不见摸不着的东西，变得可以被清晰地想象。这种对物理图像的重视，远超出了许多只关注数学形式的教材。对于那些希望深入研究电磁兼容性（EMC）或射频识别（RFID）等前沿领域的读者来说，这本书提供的底层理论支撑是无可替代的基石。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书的作者在内容组织上的功力，简直是大师级的。它不像某些教材那样，上来就堆砌一堆生涩难懂的数学推导，让人望而却步。这本书的叙事节奏把握得极好，总是在必要的理论引入后，立刻跟上贴合实际的物理图像解释。比如讲解法拉第定律和麦克斯韦方程组时，作者没有直接跳到积分形式，而是先用非常生动的语言和例子解释了电磁场是如何“相互激发”和“自我维持”的，这对于建立起场的概念至关重要。更妙的是，书中穿插了大量的“思考题”和“拓展讨论”，这些部分并非强求计算，而是引导读者去思考这些理论在真实世界中意味着什么，比如天线设计的基础、电磁屏蔽的原理等等，这种“知其然更要知其所以然”的教学思路，让人感觉自己不是在被动接受知识，而是在主动探索。读完一些章节，会有一种豁然开朗的感觉，知识点之间的联系被构建得异常坚固。

评分☆☆☆☆☆

老实说，第一次捧起这本厚厚的书时，内心是有些抗拒的，毕竟“电磁场”这三个字听起来就充满了计算和抽象。但这本书真正让我感到惊喜的是，它极力在“工程直觉”和“数学精确性”之间架起一座桥梁。作者似乎非常了解学生在学习过程中容易卡在哪里，因此在讲解边界条件、鞍点法、勒让德多项式等难点时，总会插入一段“工程师视角”的分析，解释为什么要用这种复杂的数学工具，它最终解决了什么实际问题。这种对“为什么”的强调，极大地提升了我的学习兴趣。它不仅仅是教我如何解题，更是培养我像一个电磁学专业人士那样去思考问题——面对一个复杂的系统，如何快速地进行场域的分解、如何预估主要能量的流向。这种思维模式的培养，比单纯记住几个公式要宝贵得多，它塑造了一种解决未知物理问题的基本方法论。