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出版者:科學普及（中國科技）

作者:王振力編講

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2006-01-01

價格:150.0

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isbn號碼:9787504613370

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《電磁場與電磁波導論》 本書簡介 導言：現代工程與物理學的基石 電磁場與電磁波理論是現代物理學和工程技術領域的核心基礎學科之一。它不僅深刻揭示瞭電、磁現象的本質聯係，更直接驅動瞭信息技術、通信、能源傳輸以及遙感探測等諸多關鍵産業的蓬勃發展。從無綫電通信的誕生到如今5G、物聯網的廣泛應用，無不建立在對麥剋斯韋方程組的精準理解與應用之上。 本書《電磁場與電磁波導論》旨在為讀者（包括高年級本科生、研究生以及工程技術人員）提供一個係統、深入且富有工程實踐意義的電磁場理論學習框架。我們聚焦於如何將抽象的數學模型轉化為解決實際工程問題的有力工具，而非僅僅停留在理論推導層麵。 第一部分：靜電場與靜磁場——基礎理論的構建 本部分是整個理論體係的基石，重點在於鞏固和深化讀者對基礎場論的理解。 第一章：靜電場的基本定律與矢量分析 本章從庫侖定律和電荷守恒齣發，引入電場強度和電位概念。我們將詳細闡述電場的高斯定理——這一靜電場中最核心的積分形式定律，並係統推導其微分形式——泊鬆方程和拉普拉斯方程。內容涵蓋： 矢量分析迴顧： 深入講解梯度（Gradient）、散度（Divergence）和鏇度（Curl）在三維空間中的物理意義，並強調散度定理（高斯定理）和斯托剋斯定理在電磁場問題中的應用。 邊界條件分析： 詳細分析靜電場在理想導體、介質分界麵上的精確邊界條件，這是解決實際結構問題的關鍵。 唯一性定理： 闡述拉普拉斯方程的唯一性，確保我們找到的解是物理上唯一的。 場論方法應用： 集中解決由點電荷係、連續電荷分布産生的電場和電位問題，包括使用疊加原理和數值方法（如有限差分法初步介紹）的思路。 第二章：靜磁場與安培定律 靜磁場部分側重於穩恒電流産生的磁效應。核心內容圍繞畢奧-薩伐爾定律和安培環路定律展開。 磁感應強度與磁通量： 定義磁感應強度（$mathbf{B}$）和磁通量，推導安培定律的積分和微分形式。 磁矢量位（$mathbf{A}$）： 引入磁矢量位作為求解靜磁場問題的更有效數學工具，尤其適用於處理復雜電流分布。 磁介質： 深入探討磁化強度、磁場強度（$mathbf{H}$）以及磁導率，分析鐵磁、順磁和抗磁材料在靜磁場中的行為。 麥剋斯韋第一方程的靜場形式： 通過對高斯定理和安培定律的分析，形成麥剋斯韋方程組在穩恒情況下的完整形式。 第二部分：時變場與麥剋斯韋方程組的統一 本部分是全書的難點和重點，標誌著從靜態場理論嚮動態場理論的飛躍，是理解電磁波産生的關鍵。 第三章：法拉第電磁感應定律與能量 法拉第定律揭示瞭變化的磁場如何産生電場。 動生電動勢與屬生電動勢： 區分由導體運動（動生）和磁場本身變化（屬生）引起的感應電動勢。 麥剋斯韋修正項： 通過對不完全安培定律的分析，引入位移電流密度（$frac{partial mathbf{D}}{partial t}$），這是麥剋斯韋統一電磁理論的精髓所在。 麥剋斯韋方程組的完整形式： 在本章末尾，我們將係統性地總結和展示完整形式的麥剋斯韋方程組（微分形式），並討論其在非穩恒情況下的物理意義。 電磁場的能量與功率： 引入坡印亭矢量（Poynting Vector），分析電磁場中能量的流動密度和方嚮，為後續的波傳播分析奠定能量觀點。 第四章：電磁波的産生與傳播（無源均勻介質） 本章是應用麥剋斯韋方程組推導波動方程並分析自由空間傳播特性的核心章節。 波動方程的推導： 從麥剋斯韋方程組齣發，推導齣橫電磁波（TEM）的齊次和非齊次波動方程，理解電場和磁場是如何相互激發、以波的形式傳播的。 平麵電磁波特性： 重點分析在無損、無源、均勻介質（如真空、空氣）中傳播的平麵波的性質：相速度、波長、波數、本徵阻抗（$eta$）以及電場、磁場的相互垂直關係。 波的極化： 詳細講解綫極化波、圓極化波（左鏇與右鏇）和橢圓極化波的數學描述和物理特性。 波的損耗與色散： 引入導體和損耗介質（如常見的電介質）的概念，分析電磁波在這些介質中的衰減特性，如集膚深度、相位常數和衰減常數。 第三部分：場與物質的相互作用——邊界值問題 本部分將理論應用於工程實踐，重點研究電磁場在不同材料界麵上的反射與透射，是天綫、傳輸綫設計的基礎。 第五章：平麵波在分界麵上的反射與摺射 本章基於邊界條件和波動方程解的匹配，分析電磁波入射到兩種不同介質界麵時的行為。 菲涅耳公式： 詳細推導斯涅爾定律以及垂直和水平極化波的反射係數和透射係數（菲涅耳公式）。 全內反射： 分析波從光疏介質射嚮光密介質時可能發生的全內反射現象及其臨界角。 功率傳輸分析： 利用坡印亭矢量分析界麵兩側的能量分配，計算反射功率和透射功率。 第六章：導引電磁波——傳輸綫與波導 本章將理論應用於指導波係統，解釋能量如何被“限製”在特定路徑上傳輸。 傳輸綫理論基礎： 引入傳輸綫的集總參數模型（L, C, R, G），推導電壓和電流的 Telegrapher 方程，並分析無損傳輸綫（如理想同軸綫）的特性阻抗和反射現象。 史密斯圓圖（Smith Chart）： 作為工程上最實用的工具之一，係統講解史密斯圓圖的構建原理、使用方法，以及如何利用它進行阻抗匹配、反射係數和電壓駐波比（VSWR）的快速求解。 矩形波導： 深入分析波導中的導引波模式，特彆是橫電模（TE）和橫磁模（TM）的場分布、截止頻率的概念，以及波導的色散特性。強調截止頻率以下信號無法傳輸的物理原因。 總結與展望 本書強調從物理圖像理解數學公式，通過大量詳實的例題和工程應用實例（如屏蔽、天綫原理的初步引入），幫助讀者建立起從麥剋斯韋方程組到實際係統設計的完整知識鏈條。掌握本書內容，讀者將具備分析和解決涉及靜場、動場以及電磁波在復雜結構中傳播問題的紮實基礎能力。

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售後服務和資源支持簡直是零存在感。如今的教育資源不應該僅僅停留在紙質書本上，配套的在綫資源、習題解析視頻或者作者答疑社區是現代自學工具的標配。然而，這本書的宣傳材料中提到的任何輔助學習的在綫鏈接，我嘗試訪問後發現要麼是失效的，要麼是需要一個我從未收到的激活碼纔能進入。這意味著，一旦我在綫上遇到瞭任何關於公式推導的睏惑，或者對某個抽象概念産生瞭疑問，我完全失去瞭尋求即時幫助的途徑。我嘗試聯係齣版方的技術支持郵箱，收到的迴復模闆化且冰冷，根本沒有針對我提齣的具體學習難題給齣任何實質性的指導。這種對讀者學習過程的漠視態度，極大地降低瞭我繼續使用這本書的意願。學習一門復雜的學科，最怕的就是“卡殼”後無人可問，而這本書把自己塑造成瞭一個孤立的知識點集閤，沒有提供任何與外界聯通的接口。如果作者或齣版方不能提供持續的技術和內容支持，那麼這本“教程”的生命周期就僅僅停留在瞭印刷的那一刻，對於一個需要長期陪伴和迭代的自學過程來說，這無疑是緻命的缺陷。

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這本書的習題設計簡直是脫離實際，充滿瞭刻意刁難和毫無章法的變化。高等數學的學習，練習纔是王道，但好的習題應該循序漸進，由淺入深，螺鏇式上升，從而鞏固前文所學的知識點。然而，這本書的練習部分，一會兒是極其簡單的代數運算，一會兒又突然跳躍到需要結閤好幾章知識點纔能勉強解齣的復雜應用題，這種難度分布的隨機性讓人完全無法安排有效的練習計劃。更令人抓狂的是，很多習題後麵並沒有提供詳盡的解題步驟，僅僅是給齣瞭一個冷冰冰的最終答案。對於我們這些需要通過對照解析來檢驗和修正自己思維過程的學習者來說，這無疑是釜底抽薪。我花瞭一個小時試圖解開一個看似簡單的定積分問題，最後發現答案是錯的，但由於沒有過程參考，我甚至無法判斷我的錯誤是齣在積分區域的劃分上，還是在分部積分公式的應用上，這種挫敗感極強。一本優秀的教程，其習題和答案的配套應該是相輔相成的，它應該提供“腳手架”幫助學生搭建知識大廈，而不是單純地設置路障考驗耐力。這本書的習題部分，更像是作者隨手收集然後堆砌起來的，缺乏整體的教學設計理念。

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這本書的排版和印刷質量簡直是災難。拿到手的時候，我就感覺不太對勁，紙張薄得跟報紙似的，油墨的味道還特彆衝，打開書本，裏麵的圖錶模糊不清，綫條都快要糊成一團瞭，簡直是對眼睛的一種摺磨。特彆是那些復雜的微積分公式和幾何圖形，本該清晰明確的地方，現在看起來扭麯變形，讓人根本無法準確理解其內在邏輯。作為一本號稱是“教程”的書籍，最起碼的閱讀體驗得保證吧？我嘗試對照著目錄去尋找某個特定的定理證明，結果光是辨認那些模糊的符號就耗費瞭我大量的時間和精力，這完全違背瞭自學材料應該“助人”的初衷，反而成瞭學習路上的巨大障礙。我甚至懷疑這批次的書籍是不是有什麼嚴重的質量控製問題，或者乾脆就是盜版的劣質品。任何一個嚴肅對待高等數學學習的人，都會在拿到這本書後感到極度的失望，因為它在最基礎的物理載體上就沒做好功課。如果作者和齣版方對知識的呈現如此敷衍，那麼我對其中內容的嚴謹性和準確性自然也産生瞭深深的懷疑。我寜願花時間去尋找那些排版精良、印刷清晰的資料，也不想在這本“視覺汙染源”上浪費寶貴的學習時間。這本書的實體感官體驗，是我近年來購書經曆中最糟糕的一次，完全不值這個價錢。

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我花費瞭整整一個下午試圖理解第三章關於多元函數極值求法的那幾個案例，但這本書的解釋方式簡直是雲裏霧裏，邏輯跳躍得讓人措手不及。它似乎預設瞭讀者已經完全掌握瞭某些基礎知識，然後直接拋齣瞭推導過程，中間的每一個關鍵的轉摺點都沒有進行細緻的鋪陳和必要的背景介紹。比如，當它引入拉格朗日乘數法時，作者隻是匆匆提瞭一下為什麼要引入輔助函數，卻完全沒有深入探討這個構造在理論上的幾何意義或代數基礎，這就使得我這個初學者根本無法建立起一個穩固的認知框架。讀完一個例題，我感覺自己隻是機械地跟著步驟走瞭一遍，但“為什麼”和“怎麼樣”卻一點也沒搞明白。對於自學者來說，教程的作用在於填補知識的空白和梳理思維的脈絡，這本書顯然在這方麵嚴重失職。它更像是一本麵嚮已經有紮實基礎的考研復習指導材料，而非麵嚮零基礎或基礎薄弱者的“教程”。如果隻是想找一本例題集，市麵上還有更多結構更清晰的選擇，至少它們不會在基礎概念的解釋上如此吝嗇和含糊不清。這本書的深度和廣度似乎沒有被有效平衡，導緻要麼內容過於膚淺，要麼過渡過於突兀，讓人難以跟進。

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關於“綫性代數”那幾個章節的內容組織，我隻能用“草率”二字來形容。它似乎把綫性代數的內容當成瞭高等數學的一個可有可無的附庸，匆匆忙忙地在全書的末尾塞進瞭幾章，完全沒有給予應有的重視和詳細的展開。例如，嚮量空間的基、維數這些核心概念，介紹得極其單薄，仿佛隻是提綱挈領地列齣瞭定義，對它們的幾何直觀和在實際問題中的應用場景幾乎沒有涉及。我記得書裏提到矩陣的相似對角化，但對於對角化存在的充分必要條件討論得不夠充分，隻是含糊地帶過。這導緻我在嘗試理解為什麼某些矩陣可以對角化，而另一些卻不行時，陷入瞭無休止的猜想和自我懷疑。高等數學的體係是環環相扣的，綫性代數作為連接分析和幾何的重要橋梁，理應有足夠的篇幅來保障其理論的完整性。這本書的處理方式，顯然是對這部分內容的不負責任，讓讀者學完後隻留下滿腦子的碎片知識，無法形成一個有力的工具箱去解決更復雜的問題。它更像是一本為應付傳統考試大綱而匆匆編撰的教材，而不是一本旨在真正提升讀者數學素養的深度自學指南。

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