电磁场理论基础 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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页数:234

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出版时间:2009-3

价格:24.60元

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isbn号码:9787508383316

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电磁场理论
电磁学
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电磁场
麦克斯韦方程
电动力学
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具体描述

《电磁场理论基础》为普通高等教育“十一五”规划教材。《电磁场理论基础》系统地阐述了电磁场与电磁波的基本规律、基本分析方法及其简单应用。全书共分九章，主要内容包括矢量分析、静电场、恒定电场、恒定磁场、静态电磁场边值问题的解、时变电磁场、平面电磁波、导行电磁波以及电磁波的辐射。《电磁场理论基础》内容精练、概念清晰、易于读懂、易于领会、便于自学，例题和习题有代表性，有助于加深对物理概念的理解。

《电磁场理论基础》一、概述《电磁场理论基础》是一部旨在为读者系统性地介绍电磁场基本理论、概念、定律以及分析方法的重要著作。本书深刻剖析了电磁现象的本质，涵盖了从静态到动态、从宏观到微观的广泛领域，力求在深入浅出的同时，保持科学的严谨性。本书适合物理学、电子工程、通信工程、材料科学等相关专业的高年级本科生、研究生以及从事相关领域研究和开发的科研人员和工程师阅读。本书的编写遵循了由简入繁、循序渐进的原则。首先，从电荷与电场这一基础概念出发，逐步引入静电场、静磁场，然后过渡到随时间变化的电磁场，最终触及更复杂的电磁波传播和辐射问题。在数学工具的使用上，本书强调了向量分析、场论等数学方法在描述和解决电磁问题中的重要性，并会引导读者掌握这些工具。本书不仅仅停留在理论推导，更注重将抽象的理论与实际的物理现象和工程应用紧密结合。通过丰富的例题和习题，帮助读者巩固所学知识，培养分析和解决实际电磁问题的能力。本书的目的是让读者在理解电磁场基本规律的基础上，能够运用这些规律去解释和设计各种电磁器件和系统，从而为深入学习更高级的电磁学内容打下坚实的基础。二、内容详述第一部分：静电场本部分将系统地阐述静电场的基本理论，为后续内容的学习奠定基础。 1. 电荷与库仑定律：电荷的性质：介绍电荷的守恒性、量子性（基本电荷的存在）和极性（正负电荷）。库仑定律：详细推导和讲解库仑定律，精确描述点电荷之间的相互作用力，并强调作用力与反作用力的关系。电场强度：定义电场强度矢量，阐述其物理意义，即单位正电荷在电场中受到的力。分析点电荷、线电荷、面电荷和体电荷产生的电场。电场叠加原理：阐述电场叠加原理，即复杂电场是各分电场矢量和。通过实例展示如何利用叠加原理计算复杂电荷分布产生的电场。 2. 高斯定理及其应用：电通量：定义电通量，并解释其物理意义，即穿过某一曲面的电场线的总数量。高斯定理：详细推导和证明高斯定理，揭示电通量与封闭曲面内总电荷之间的内在联系。高斯定理的应用：演示如何利用高斯定理简化计算具有高对称性的电荷分布（如球对称、柱对称、面对称）产生的电场。例如，计算均匀带电球体、无限长均匀带电直线、均匀带电平面外的电场。 3. 电势与静电能：电势：定义电势，并阐述其与电场强度的关系。强调电势是标量，方便计算。电势差与电压：定义电势差，以及其在电路中的意义。等势面：讲解等势面的概念，以及其与电场线的关系（等势面与电场线正交）。静电场的环路积分：证明无旋性，即静电场是保守场，电场沿任意闭合路径的环路积分为零。电势的计算：演示如何通过积分电场强度或利用高斯定理计算各种电荷分布的电势。静电能：定义静电势能，并讲解如何计算多个点电荷组成的系统的静电势能，以及计算带电体自身的静电势能（电场能）。 4. 导体在静电场中的性质：导体内部的电场：证明在静电平衡状态下，导体内部的电场强度为零。导体表面的性质：讲解导体表面是等势面，电场线垂直于导体表面。静电屏蔽：阐述静电屏蔽的原理和应用，即导体空腔可以屏蔽其内部不受外部静电场的影响。感应电荷：分析导体在外电场作用下产生的感应电荷分布。 5. 电介质与电容：电介质的极化：介绍电介质的分类（极性电介质和非极性电介质），以及电介质在电场中的极化现象（电偶极矩的产生）。电位移矢量：定义电位移矢量 D，并推导其与电场强度 E 和极化强度 P 的关系。电介质中的高斯定理：推广高斯定理，引入电位移矢量，使其适用于包含电介质的区域。电容：定义电容，阐述其物理意义，即导体储存电荷的能力。常见电容器的电容计算：计算平行板电容器、球形电容器、圆柱形电容器的电容。电容器的连接：分析电容器的串联和并联特性。电容器储存的能量：计算电容器储存的能量，并分析电介质对电容和能量的影响。第二部分：静磁场本部分将深入探讨静态磁场的基本定律和性质。 1. 磁场与磁感应强度：毕奥-萨伐尔定律：讲解毕奥-萨伐尔定律，描述电流元在空间某点产生的磁感应强度，并强调磁场的方向性。安培定律（积分形式）：介绍安培定律，阐述磁场强度沿闭合曲线的环路积分与该曲线所包围的总电流之间的关系。洛伦兹力：定义洛伦兹力，即运动电荷在磁场中受到的力，分析其方向和大小。载流导线在磁场中受力：推导载流导线在磁场中受力公式，这是电动机工作的重要基础。 2. 安培环路定理及其应用：安培环路定理：详细讲解安培环路定理，并演示如何利用该定理计算具有高对称性的电流分布产生的磁场，例如无限长直导线、无限长载流圆柱面、无限大载流平面、载流螺线管和环形线圈产生的磁场。磁场叠加原理：讲解磁场叠加原理，即复杂磁场是各分磁场矢量和。 3. 磁矢势：磁矢势的定义：引入磁矢势 A，并建立其与磁感应强度 B 的关系。磁矢势的计算：演示如何通过积分电流密度或利用安培定律计算磁矢势。磁矢势的唯一性：讨论磁矢势在给定条件下（如高斯规范）的唯一性。 4. 磁介质与磁化强度：磁介质的分类：介绍顺磁质、反磁质和铁磁质的性质。磁化强度：定义磁化强度 M，并描述材料在外磁场作用下的磁化现象。磁场强度 H：定义磁场强度 H，并推导其与磁感应强度 B 和磁化强度 M 的关系。磁介质中的安培环路定理：推广安培环路定理，引入磁场强度 H，使其适用于包含磁介质的区域。磁导率：定义相对磁导率和绝对磁导率，并解释其物理意义。 5. 磁场中的能量：磁场储存的能量：推导磁场能量密度公式，并计算电感线圈储存的磁能。自感与互感：定义自感和互感，解释它们在电感器和耦合线圈中的作用。第三部分：时变电磁场与电磁波本部分将介绍电磁场随时间变化的情况，以及电磁波的产生、传播和辐射。 1. 法拉第电磁感应定律：感应电动势：讲解法拉第电磁感应定律，阐述穿过可变面积的磁通量变化率产生感应电动势。楞次定律：解释楞次定律，确定感应电流的方向。动生电动势与感生电动势：区分动生电动势（导体在磁场中运动产生）和感生电动势（磁场本身变化产生）。位移电流：介绍麦克斯韦对安培定律的修正，引入位移电流的概念，解决了电荷守恒在电路理论中的问题。 2. 麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组的推导：系统性地推导麦克斯韦方程组（积分形式和微分形式），这是描述电磁场行为的核心方程。麦克斯韦方程组的物理意义：深入解读每个方程所代表的物理规律，包括静电场的高斯定理、磁场的高斯定理、法拉第电磁感应定律和修正后的安培定律。电磁场守恒定律：阐述麦克斯韦方程组与电荷守恒定律和能量守恒定律（坡印廷定理）的联系。 3. 电磁波的产生与传播：均匀平面电磁波：推导电磁波在无源、均匀、各向同性介质中的波动方程，得到均匀平面电磁波的解。电磁波的特性：分析电磁波的横波性质、传播速度（光速）、偏振特性。电磁波的能量与动量：讲解坡印廷矢量，描述电磁波的能量流密度。电磁波在不同介质中的传播：讨论电磁波在理想介质、有限导电介质中的传播，以及反射和折射现象。 4. 电磁波的辐射：偶极子辐射：分析最简单的辐射源——振荡电偶极子的辐射场和辐射功率。天线理论基础：介绍天线的辐射原理，并简要提及不同类型天线的辐射特性。第四部分：应用与拓展本部分将简要介绍电磁场理论在实际中的应用，并为进一步学习提供方向。 1. 导波与谐振腔：传输线理论基础：引入传输线模型，分析电磁波在传输线上的传播。波导管：介绍波导管作为限制电磁波传播的器件，以及其基本原理。谐振腔：讲解谐振腔的结构和特性，以及其在微波和光学领域的应用。 2. 电磁场与物质的相互作用：光与物质相互作用：简要介绍光在材料中的吸收、散射、衍射等现象，以及电磁场与物质相互作用在光学、材料科学中的应用。等离子体物理初步：简要提及电磁场在等离子体中的行为。 3. 数值方法简介：有限元方法（FEM）、有限时域差分方法（FDTD）等：简要介绍解决复杂电磁问题时常用的数值计算方法，为读者提供解决实际工程问题的思路。三、学习方法建议扎实数学基础：熟练掌握向量分析、微积分、微分方程等数学工具是理解和应用电磁场理论的关键。重视概念理解：不要死记硬背公式，要深入理解每个物理概念的内涵和外延。多做例题习题：理论联系实际，通过解决具体问题来巩固和深化对理论知识的掌握。勤于思考，善于类比：在遇到困难时，尝试从已知的知识点出发，进行类比和推理。积极查阅相关文献：对于一些更深入的内容，可以查阅相关专业书籍和研究论文。《电磁场理论基础》将带领读者走进奇妙的电磁世界，揭示隐藏在自然现象和现代科技背后的深刻原理。本书力求全面、系统、严谨，同时兼顾易于理解和应用，为读者打开探索更广阔电磁学天地的大门。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书在对电磁波传播特性的探讨上，构建了一套极具系统性的知识体系。从平面波在无损和有损介质中的行为，到波导内部的模式划分和截止频率计算，作者展现了对边界条件处理的娴熟技巧。特别是对波导中TE模和TM模的分析，不仅详细推导了场分量之间的耦合关系，还清晰地解释了为什么某些模式是允许存在的，而另一些则会被完全衰减。作者对坡印廷矢量在描述能量流向时的应用讲解得非常精妙，通过计算单位面积上的平均能量流密度，使得“电磁能量在空间中移动”这个抽象概念变得可以量化和追踪。这种对能量守恒和动量传递在电磁场中的体现的深入挖掘，是检验一个人是否真正掌握了麦克斯韦方程组的关键所在，而这本书在这方面的讲解力度，无疑是其最大的亮点之一，足以让有志于深入研究电磁传播领域的读者感到满意。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的排版和图示设计简直是教科书制作的典范。与市面上许多充斥着密密麻麻文字和挤在一起的公式的教材不同，这里的留白恰到好处，重要的定义和定理都被精心框选，显著提高了阅读的舒适度。图像的质量尤其值得称赞，那些用来描绘电场线、磁感线以及波前传播的二维和三维示意图，线条流畅，色彩运用得当，即便是最复杂的电磁波在介质中反射和折射的动画模拟截图（尽管只是静态图），也清晰地展示了相位和振幅的变化过程。作者似乎深谙“一图胜千言”的道理，许多需要花费大量篇幅进行文字解释的相互作用，通过一张精心绘制的剖面图便迎刃而解。这种对视觉辅助的重视，极大地降低了理解高维、时变场分布的认知负荷，使得读者可以更专注于物理原理本身，而不是被复杂的视觉信息所淹没，对于提升学习效率有着潜移默化的积极作用。

评分☆☆☆☆☆

这部著作在深入浅出地讲解微积分和线性代数在物理学中的应用方面，确实展现了其独特的教学魅力。尤其是作者对于向量场的梯度、散度和旋度在描述电磁现象时的几何意义的阐释，非常到位，让初次接触这些抽象概念的读者也能迅速建立起直观的图像。书中对于偏微分方程的求解技巧，如分离变量法在处理拉普拉斯方程和泊松方程时的详细步骤，提供了极佳的操作指南。它不仅仅是罗列公式，更着重于引导读者理解为什么选择特定的坐标系以及边界条件是如何影响最终解的物理形态的。我特别欣赏作者在每一章末尾设置的“思想实验”环节，这些设计迫使我们跳出纯粹的数学推导，去思考物理情境下的实际约束和可能的例外情况，这对于培养扎实的物理直觉至关重要。总而言之，对于那些希望打下坚实数学基础，以便未来能更自信地驾驭复杂物理模型的自学者而言，这本书无疑是一份宝贵的财富，其内容组织严谨，逻辑链条清晰可见，使得原本枯燥的数学工具学习过程变得充满探索的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

让我感到有些遗憾的是，这本书在处理现代工程应用实例的深度上略显保守。尽管它在理论基础的构建上无可挑剔，但当涉及到将这些基础理论直接应用于现代电子设备设计，例如高频电路中的传输线效应、微波工程中的阻抗匹配，或是光纤通信中的模式色散问题时，内容往往停留在概念介绍的层面，缺乏足够深入的数值分析或仿真案例指导。对于希望直接将所学知识转化为实际工程能力的学生来说，可能需要在后续阅读专门的电磁兼容性（EMC）或射频工程的专门著作来弥补这一块。这并非意味着它不实用，而是它更偏向于培养一位“理论物理学家”的思维模式，而非“应用工程师”的工具箱。如果能在附录中增加一些关于使用MATLAB或Python进行电磁场数值模拟（如有限元法或差分法的基本流程）的入门级章节，将会使其成为一套更为全面的学习资源，真正实现理论与实践的无缝对接。

评分☆☆☆☆☆

这本书在引入历史背景和哲学思考方面的处理，让人耳目一新，完全不像一本传统的理工科教材。作者没有将物理定律视为凭空出现的真理，而是花费了不少篇幅来讲述法拉第、麦克斯韦等先驱们是如何在实验观察和数学模型之间反复打磨，最终构建起我们今天所学的理论框架的。例如，在讨论场的概念如何从超距作用力转变为空间中真实存在的实体时，那种思维转变的艰辛历程被描绘得淋漓尽致。这种叙事手法极大地激发了我对科学史的兴趣，它提醒我们，任何伟大的理论都不是一蹴而就的，背后蕴含着人类理性与自然奥秘抗争的伟大史诗。这种对科学思想演变的尊重，使得书中的每一个公式都带上了厚重的时代烙印和人类智慧的结晶感，而不是仅仅作为一道需要背诵的考题，极大地提升了阅读的深度和人文关怀。

评分☆☆☆☆☆