计算电磁学要论

计算电磁学要论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:中国科大
作者:盛新庆
出品人:
页数:194
译者:
出版时间:2008-9
价格:48.00元
装帧:
isbn号码:9787312022036
丛书系列:
图书标签:
  • 计算电磁学
  • 积分方法
  • 电磁场
  • 快速算法
  • 微分方法
  • 电磁学
  • 计算电磁学
  • 数值方法
  • 有限元
  • 边界元
  • 电磁场理论
  • 麦克斯韦方程
  • 数值计算
  • 工程电磁学
  • 电磁兼容性
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具体描述

《计算电磁学要论(第2版)》以剖析典型电磁问题求解过程的方式,对计算电磁学四十余年来发展的重要成果进行了简明扼要的总结和论述。全书共五章。首章讲述电磁规律的各种数学表述,为后续各章的基础;第二、三、四章分别讲述矩量法、有限元法、时域有限差分法,为计算电磁学的核心内容;最后一章讲的是混合法,为前述各章内容的灵活运用。

《电磁场与波基础》 内容简介 本书旨在为读者系统地构建电磁场与波理论的坚实基础,内容涵盖了从麦克斯韦方程组的建立到复杂电磁现象的分析与应用。全书结构严谨,逻辑清晰,注重物理图像的建立与数学工具的熟练运用,是理工科学生、工程技术人员及相关领域研究人员的理想参考书。 第一部分:静电场与静磁场基础 本部分首先从库仑定律和毕奥-萨伐尔定律出发,引入了电场强度和磁感应强度的基本概念。重点阐述了静电场中的高斯定理和静磁场中的安培环路定理,这些都是求解对称性电磁场的关键工具。 在静电场部分,我们深入探讨了电势的概念及其与电场强度的关系,详细分析了导体在静电场中的行为,包括静电平衡条件、静电屏蔽效应,以及电介质引入后电场性质的变化,特别是极化强度和电位移矢量 $mathbf{D}$ 的引入。本书通过多组典型的例题,展示了如何利用分离变量法和镜像法求解边界条件复杂的静电场问题,如平面、球形或圆柱形导体附近的电势分布。此外,对静电场的能量密度和束缚电荷的讨论,为后续理解电磁能和介质效应奠定了基础。 静磁场部分则侧重于恒定电流体系下的磁场分析。安培定律的微分形式和积分形式被详细推导和应用。矢量磁位 $mathbf{A}$ 作为求解磁场的另一种强大数学工具被引入,并与磁场强度 $mathbf{H}$ 及其在磁介质中的行为(如磁化强度 $mathbf{M}$ 和磁感应强度 $mathbf{B}$)进行了详尽的对比和联系。对安培环路定律在有限电流片和无限长导线等经典模型中的应用进行了细致的分解,帮助读者掌握处理恒定电流磁场问题的基本方法。对磁标量位的引入,则主要用于处理无源区的磁场分析,特别是铁磁材料的边界条件。 第二部分:时变电磁场与麦克斯韦方程组 本部分是全书的核心,标志着从静态场理论向动态场理论的过渡。法拉第电磁感应定律的引入,揭示了磁场随时间变化与电场产生的深刻联系,这是发电机和变压器等电磁感应现象的理论基石。 基于对上述四个基本定律的综合与修正,我们完整地推导和阐述了麦克斯韦方程组在微分形式和积分形式下的表达。本书特别强调了位移电流 $partial mathbf{D} / partial t$ 在构成完整电磁场理论中的关键作用,它解释了变化的电场如何产生磁场,从而使得电磁现象的描述得以自洽。 对麦克斯韦方程组的系统分析,自然引出了电磁场的波动性。我们从方程组出发,推导了电磁波(均匀平面波)在无损介质中的波动方程,并详细求解了该方程。对波的传播速度、波阻抗、相位常数和衰减常数等基本参数进行了深入的探讨。 第三部分:均匀平面波及其传播 本部分专注于均匀平面波在不同介质中的传播特性。 无损均匀介质中的传播: 详细分析了电场 $mathbf{E}$ 和磁场 $mathbf{H}$ 之间的相位关系、波阻抗的计算,以及能量流密度(坡印廷矢量 $mathbf{S}$)的性质。通过大量的数值示例,清晰展示了横电磁波(TEM)的特性。 损耗性介质中的传播: 引入了复介电常数和复磁导率的概念,推导了电磁波在导体或电介质中的衰减规律。重点讨论了良导体和低损耗电介质的特性,特别是集肤深度 $delta$ 的物理意义及其对高频信号传输的影响。 边界条件与反射/透射: 详尽分析了电磁波在两种(或多种)介质分界面上的传播行为。系统推导了在垂直入射和斜入射条件下,电磁波的反射系数和透射系数(包括斯涅尔定律和菲涅耳公式)。对于斜入射情况,本书区分了垂直偏振波(TE波)和水平偏振波(TM波),并结合布儒斯特角和临界角现象,全面阐述了全反射和部分反射的物理机制。 第四部分:辐射与散射基础 本部分将理论应用于实际的电磁波产生与接收问题。 产生电磁场的源: 基于李纳项(Liénard-Wiechert 势),推导了任意运动电荷产生的电磁场表达式,特别是对于加速电荷产生的辐射场(即电磁辐射)。 偶极子辐射: 对振荡电偶极子(如天线的基本单元)进行了深入分析,推导了其远场辐射特性、辐射功率和辐射方向图。这为理解天线的工作原理提供了坚实的理论基础。 标量和矢量散射理论入门: 简要介绍了散射截面、雷达散射截面(RCS)等概念,初步探讨了电磁波与复杂物体相互作用时的物理过程,为后续深入学习散射理论打下基础。 本书在每章末尾均附有适量的习题,旨在巩固读者的理论理解并训练其解决实际问题的能力。全书力求在数学形式的严谨性和物理概念的直观性之间取得平衡,确保读者能够透彻理解电磁现象的本质规律。

作者简介

目录信息

第一章 电磁规律的数学表述 1.1 电磁场的确定性矢量偏微分方程组 1.1.1 麦克斯韦方程组 1.1.2 介质本构关系 1.1.3 求解域的边界条件 1.1.4 频域中的麦克斯韦方程 1.1.5 惟一性定理 1.2 电磁场的矢量波动方程 1.3 电磁场的矢量积分方程 1.3.1 等效原理 1.3.2 自由空间中麦克斯韦方程的解 1.3.3 金属体散射问题积分方程的建立 1.3.4 均匀介质体散射问题积分方程的建立 1.3.5 非均匀介质体散射问题积分方程的建立 参考文献第二章 矩量法 2.1 三维金属体的散射 2.1.1 问题的数学表述 2.1.2 矩量法的离散化模式 2.1.3 基函数和试函数的选取 2.1.4 离散积分方程及性态分析 2.1.5 奇异点的处理 2.1.6 电场和磁场积分方程之比较 2.1.7 内谐振问题 2.1.8 快速多极子技术 2.1.9 散射场的计算 2.1.10 计算机程序的编写 2.1.11 计算机数值实验 2.2 三维均匀介质体的散射 2.2.1 问题的数学表述 2.2.2 离散积分方程及性态分析 2.2.3 计算机数值实验 2.3 三维非均匀介质体的散射 2.3.1 问题的数学表述 2.3.2 屋顶基函数 2.3.3 体积分方程的离散 2.3.4 奇异点处理 2.3.5 离散体积分方程的快速求解 2.3.6 计算结果 2.4 若干其他问题的矩量法求解要点 2.4.1 二维物体的散射 2.4.2 周期性结构的散射 2.4.3 二维半物体的散射 2.4.4 辐射问题 参考文献第三章 有限元法 3.1 介质填充波导本征模 3.1.1 泛函变分表达式 3.1.2 基函数的选取 3.1.3 泛函变分表达式的离散 3.1.4 强加边界条件 3.1.5 广义本征值方程的求解 3.1.6 计算机程序的编写 3.1.7 计算机程序的运行结果 3.2 三维波导不连续性问题 3.2.1 问题的数学表述 3.2.2 基函数的选取 3.2.3 泛函变分表达式的离散 3.2.4 线性方程组的求解 3.2.5 散射参数的提取 3.2.6 计算机程序的运行结果 3.3 三维物体的散射 3.4 有限元法杂论 参考文献第四章 时域有限差分法 4.1 三维物体的散射 4.1.1 求解方案 4.1.2 完全匹配吸收层 4.1.3 Yee离散格式 4.1.4 散射物体的剖分 4.1.5 曲面边界的处理 4.1.6 单元大小及时间步长的确定 4.1.7 时域平面波 4.1.8 时域入射平面波的计算 4.1.9 散射截面的计算 4.1.10 计算机程序的运行结果 4.2 若干特殊问题的处理 4.2.1 细导线的处理 4.2.2 色散介质的处理 4.2.3 集中元件的处理 4.3 矩量法、有限元法、时域有限差分法之比较 参考文献第五章 混合法 5.1 涂层体的散射问题 5.1.1 求解总路 5.1.2 求解方程的建立 5.1.3 离散方程性态分析 5.1.4 离散方程的求解及其数值结果 5.1.5 小结 5.2 电大尺寸金属体上的线天线 5.3 三维波导中不连续问题 参考文献附记
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书,怎么说呢,它给我的感觉就像是一位饱经风霜的老者,用沉稳而有力的声音,讲述着一个古老而又充满活力的学科。我翻开它的时候,映入眼帘的是密密麻麻的公式和图表,初看之下,确实会让人感到一丝畏惧。但是,当我耐下心来,尝试去理解那些文字背后的含义时,却发现其中蕴含着一种独特的魅力。书中的论述,并非那种浮光掠影式的介绍,而是真正深入到每一个细节,从最基本的物理定律出发,一步步构建起庞大的理论体系。我看到作者在处理一些经典问题时,采用了非常巧妙和创新的视角,这让我对原有的认知产生了新的启发。特别是关于电磁波传播的某些复杂场景的分析,作者给出了非常详尽的解释,并且通过大量的数学推导,将问题化繁为简。我注意到书中有不少篇幅都在探讨不同计算方法的优劣,以及它们在实际应用中的适用性,这显示出作者的见识和经验都非常丰富。尽管我对其中一些高深的数学技巧还不能完全掌握,但这本书无疑为我打开了一扇通往计算电磁学世界的大门,让我看到了这个领域广阔的可能性和无限的挑战。

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阅读《计算电磁学要论》这本书,就像在攀登一座知识的高峰。从一开始,我就被书中扑面而来的学术气息所吸引,它不像市面上许多轻松读物那样,而是需要读者静下心来,沉浸其中,慢慢体会。我翻阅了其中的一些章节,发现书中对计算电磁学中的核心概念,如电磁场方程的离散化、求解器的选择与优化、以及模型精度与计算效率之间的权衡等,都有着极其深入和详尽的论述。作者在讲解过程中,似乎非常注重理论的严谨性,每一个公式的推导都显得一丝不苟,每一个算法的介绍都清晰到位。我注意到,书中还大量引用了相关的研究成果和前沿动态,这使得这本书不仅是一本基础理论的参考书,更是一份关于该领域发展趋势的宝贵资料。虽然我不是这个领域的专家,但通过阅读这本书,我能够深切感受到作者对于计算电磁学研究的透彻理解和卓越洞察力。这本书给我带来的,是一种对科学严谨精神的赞美,以及对知识探索无止境的激励。它让我明白,要在这个领域取得突破,需要付出巨大的努力和不懈的追求。

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拿到《计算电磁学要论》这本书,我首先就被它压迫感十足的重量所震撼,随之而来的是一种对知识殿堂的敬畏感。我尝试性地翻阅了几页,立刻被书中严谨的逻辑和深邃的理论所折服。作者似乎对计算电磁学的每一个分支都进行了深入的挖掘,从理论基础到数值算法,再到具体的应用案例,无不展现出作者扎实的功底和精湛的文笔。我尤其对书中关于电磁散射和辐射问题的数值模拟方法印象深刻,其中对各种方法的数学模型、算法流程以及误差分析都进行了详尽的阐述,这对于我理解这些复杂现象背后的数学本质非常有帮助。书中的插图虽然不多,但每一个都恰到好处,能够有效地辅助读者理解抽象的概念。作者在文字的组织上也十分精炼,用词准确,逻辑清晰,即使是对于一些非常晦涩的理论,也能通过层层递进的讲解,让读者逐步领悟。这本书让我意识到,计算电磁学并非仅仅是公式的堆砌,而是一门融合了物理学、数学和计算机科学的精密学科。它为我提供了一个全面而深刻的视角,来认识和理解这个在我们生活中无处不在但又常常被忽视的领域。

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这本书,我从书店里偶然翻到,封面设计得相当朴实,没有那些花哨的插图,一看就不是那种追求眼球效应的快餐读物。当我翻开第一页,一股浓厚的学术气息扑面而来,厚厚的纸张散发着油墨的清香,这对于我这种常年与电子书打交道的人来说,算是一种久违的体验。我大概翻了几十页,里面的文字密密麻麻,各种公式和符号在我眼前跳跃,虽然我并不是这个领域的专业人士,但能感觉到作者在内容上的严谨和深度。我看到里面涉及到了很多我闻所未闻的概念,比如“麦克斯韦方程组的数值求解”和“有限元法的精度分析”,这些术语让我觉得这本书的内容肯定是非常专业和前沿的,可能需要一定的物理学和数学基础才能完全理解。我注意到章节的划分也很有条理,从最基础的理论推导,到各种方法的介绍,再到具体的工程应用,似乎形成了一个完整的知识体系。我没有买,因为我自知水平有限,恐怕难以消化其中的精髓,但它在我心里留下了深刻的印象,让我对这个领域有了更直观的认识,也让我对那些能够深入研究这些复杂理论的学者们充满了敬意。这本书给我带来的,更多是一种对知识深度和广度的思考,以及对科学探索精神的赞叹。

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最近在朋友的推荐下,我接触到了一本名为《计算电磁学要论》的书,当时就觉得这个名字起得相当有分量,仿佛蕴含着整个计算电磁学领域的精髓。拿到手后,发现这本书果然名不虚传,它的装帧设计非常考究,硬壳封面,纸质也十分厚实,拿在手里很有质感。我花了几个小时粗略地浏览了一下目录和部分章节,立刻就被书中深邃的理论和严谨的逻辑所吸引。书中似乎详细阐述了各种计算电磁学的基本原理和方法,比如边界元法、有限差分时域法、模态展开法等等,每一个方法都配有详实的数学推导和算法描述。我尤其注意到其中关于算法稳定性和收敛性的讨论,这对于实际的工程应用来说至关重要。作者在讲解过程中,似乎非常注重理论与实践的结合,不只是孤立地介绍方法,还穿插了不少具体的算例分析,这对于读者理解抽象的理论非常有帮助。尽管我不是直接从事这方面研究的,但通过阅读这本书,我能够感受到作者在电磁场理论和数值计算领域深厚的功底,以及他将复杂问题清晰呈现的卓越能力。这本书无疑是一本值得反复研读的著作,对于想要深入理解计算电磁学原理的读者来说,它绝对是一本宝藏。

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