Electrostatics 2003 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Morgan

出品人:

页数:396

译者:

出版时间:2004-5

价格:$ 316.34

装帧:

isbn号码:9780750309493

丛书系列:

图书标签:

静电学
电磁学
物理学
电子工程
材料科学
固体物理
表面物理
计算物理
纳米技术
凝聚态物理

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具体描述

Modern electrostatics impact a diverse range of fields, from micromachines and microsystems to the development of protective clothing for the electronics manufacturing industry. "Electrostatics 2003" provides coverage on applications of electrostatics in various areas of physics and technology. It also presents recent research and developments in electrostatics. This book provides an overview of the latest advances in electrostatics, covering areas such as new measurement, testing, and characterization techniques; instrumentation design; numerical modeling; electrostatics hazards; and, the applications of electrostatics in the environment. This book is an authoritative reference for all scientists and engineers researching techniques and applications of electrostatics.

2003年电磁学领域重要著作的综述：超越静电学的疆域本书并非聚焦于2003年出版的《Electrostatics 2003》一书所涵盖的静电学特定领域，而是将目光投向了同期（或紧随其后）在电磁学更广阔疆域内取得突破性进展的几部关键著作。这些书籍共同描绘了21世纪初，经典电磁学理论如何与新兴的计算方法、材料科学以及更精细的实验技术相结合，推动学科向前发展的全景图。在2003年前后，电磁学研究的焦点已不再仅仅是平衡电荷和欧姆定律的简单叠加。随着微电子技术的飞速发展，处理高频、高功率密度以及复杂介质环境下的电磁问题成为研究热点。因此，同期出版的几部著作，从不同的侧面反映了这一时代的需求。 --- 一、波动与传播的深化：从麦克斯韦方程组到实际应用 2003年左右，电磁波的传播与散射理论进入了一个精细化的阶段，尤其是在复杂介质和非均匀结构中的应用。 1. 《高精度电磁散射与逆散射：拓扑优化与数值方法》 (A Treatise on High-Fidelity Electromagnetic Scattering and Inverse Problems: Topology Optimization and Numerical Methods) 这部作品的核心贡献在于将拓扑优化的概念系统地引入到电磁波的散射和天线设计中。传统的优化方法通常依赖于预设的几何形状进行参数微调，而拓扑优化则允许研究人员在给定的空间限制内，让算法自主生成最优的材料分布和结构形态，以实现特定电磁响应（例如，最小化雷达截面积或最大化特定方向的辐射增益）。书中详述了先进的迭代算法，如密度法（Density Method）和水平集法（Level Set Method），如何与有限元法（FEM）或时域有限差分法（FDTD）相结合，处理非线性边界条件和具有复杂电导率分布的材料。特别值得称赞的是，作者对不确定性量化（Uncertainty Quantification, UQ）在逆散射问题中的应用进行了深入探讨，这对于提高隐身技术和医学成像（如电磁层析成像）的鲁棒性至关重要。书中通过对三维开域问题的数值收敛性分析，提供了建立工程可靠模型的坚实理论基础。 2. 《毫米波与太赫兹频率下的介质损耗与波导建模》 (Dielectric Loss and Waveguide Modeling at Millimeter and Terahertz Frequencies) 随着无线通信向更高频段迈进，材料的介质损耗（Dielectric Loss）从一个次要效应升级为限制系统性能的关键瓶颈。这部著作专注于解决超高频段下，介质材料的色散、非线性和温度依赖性问题。作者构建了一个详细的本构关系模型，超越了简单的德拜（Debye）模型，引入了基于弛豫时间谱的广义洛伦兹模型，以更精确地描述水分子等极性物质在太赫兹频段的吸收特性。在波导理论方面，书中对非正交模式的耦合进行了深入分析，特别是在微带线（Microstrip）和带状线（Stripline）中，由于制造公差导致的模式串扰问题，被用先进的边积分法（Boundary Integral Equation Method）进行了细致的求解。书中对高Q值谐振腔的等效电路参数提取给出了新的解析方法，对射频前端设计工程师提供了极具价值的参考。 --- 二、计算电磁学的飞跃：多尺度与并行化 21世纪初是高性能计算（HPC）开始全面渗透到电磁学模拟领域的关键时期。 3. 《多尺度电磁模拟：从量子到宏观》 (Multiscale Electromagnetic Simulation: From Quantum Effects to Macroscopic Behavior) 这部著作标志着电磁学模拟开始系统性地跨越尺度鸿沟。它探讨了如何有效地将微观的电子/原子层面的计算结果，传递到宏观的器件或系统级模拟中。核心技术是混合方法（Hybrid Methods）的集成。书中详细介绍了如何使用密度泛函理论（DFT）计算特定晶格缺陷处的电荷密度和极化率，然后将这些参数作为边界条件或材料参数输入到FDTD或有限元模型中，用于模拟电磁波与纳米结构（如量子点或表面等离子体激元结构）的相互作用。特别是对于半导体器件中的载流子输运与电磁场的耦合（Drude-Lorentz模型与麦克斯韦方程组的耦合求解），作者提供了一套稳健的、基于非重叠网格的数值方案，有效解决了不同物理模型在时间尺度和空间尺度上的不匹配问题。 4. 《大规模电磁仿真中的并行化策略与优化》 (Parallelization Strategies and Optimization in Large-Scale Electromagnetic Simulation) 本书是面向高性能计算（HPC）架构的电磁数值方法的实践指南。随着仿真模型复杂度呈指数级增长，传统的串行求解器已无法满足需求。作者专注于时域有限差分法（FDTD）和矩量法（MoM）在现代多核CPU和GPU架构上的移植和优化。针对FDTD，书中详述了基于域分解（Domain Decomposition）的并行策略，以及如何高效地处理复杂边界条件下的数据同步问题，特别是通过低带宽通信协议（如MPI/OpenMP）实现的高效负载均衡。对于矩量法，由于其矩阵的稠密性，书中提出了基于快速多极子方法（FMM）的加速技术，并针对图形处理器（GPU）的线程模型，重新设计了矩阵向量乘法的计算流程，极大地降低了大规模电磁散射问题的时间复杂度。 --- 三、电磁场与物质的非线性交互在2003年，磁学和非线性光学材料的研究为电磁学提供了新的应用前沿。 5. 《铁磁体中的涡旋动力学与磁阻效应》 (Vortex Dynamics in Ferromagnets and Magnetoresistive Phenomena) 这部著作关注的是磁性材料内部的微观结构对整体电磁响应的影响。在高速自旋电子学器件（如MRAM）的研究中，磁性涡旋（Magnetic Vortices）的运动特性至关重要。书中利用Oersted场和斯图尔曼（Stöhr）效应理论，建立了描述涡旋核（Core）运动的有效拉格朗日方程。更进一步，它分析了自旋转移力矩（STT）如何精确地控制涡旋的精确切换，并将其与宏观的电阻变化联系起来。通过对居里温度附近磁性材料的畴壁（Domain Wall）运动的模拟，本书为设计高密度、低功耗的磁存储器提供了理论依据。 6. 《超快激光与介质的非线性响应：克尔效应与自聚焦》 (Ultrafast Laser-Matter Interaction: Kerr Nonlinearity and Self-Focusing) 聚焦于光与物质的强相互作用，这部作品是关于非线性光学领域的权威参考。当电磁场强度达到极高值时，材料的电导率和介电常数开始依赖于电场本身，导致光束的自相互作用。书中系统地推导了非线性薛定谔方程（NLSE）及其在三阶非线性克尔介质中的应用。核心内容包括如何数值模拟光脉冲的自聚焦现象，这既是实现超快光纤激光器的关键，也是导致光学元件损伤的风险因素。作者还讨论了脉冲的自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）在超短脉冲的频谱展宽中的作用，为超连续谱光源的开发奠定了理论基础。 --- 总而言之，2003年前后的电磁学研究，已经从对基础定律的清晰阐述，转向了如何利用尖端计算技术和对新材料特性的深入理解，去解决日益复杂的工程和科学难题。上述著作群共同展示了一个充满活力、跨学科整合的电磁学领域。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

对于我这种非物理专业出身，但需要在工作中接触到高压静电防护的人来说，这本书的价值在于其基础的牢固性。许多现代应用书籍往往会直接跳到特定的数值模拟方法，而忽略了背后的物理原理是如何从最基本的库仑定律一步步演化而来的。而这本书，就像是为我们这些“应用型”读者提供了一张精准的地图。我特别喜欢它对多极矩展开的详细阐述，理解了电偶极子、四极子在高远场区域如何影响总电场分布，这对于我们设计屏蔽系统和优化电磁兼容性至关重要。书中对于“静电平衡”状态的讨论，远比我之前接触的任何材料要深入，它细致地分析了导体表面电荷的重新分布过程。阅读过程中，我常常会对比书中推导的解析解与我工作中使用软件计算的结果，这极大地提升了我对模拟结果准确性的判断能力。总而言之，它提供了一种理解静电学的“自上而下”的路径，从宏观的场现象回归到微观的电荷相互作用，体系完整，令人信服。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格，带着一种沉稳而又充满探索精神的古典气息。它没有使用太多花哨的排版或者现代的彩色插图，但正是这种简洁，让读者的注意力完全集中在核心的物理概念上。我发现，作者在引入新概念时，往往会先从历史的脉络或者实验观察出发，然后再过渡到数学模型的建立，这种方式极大地增强了知识的可接受性和记忆深度。特别是关于电磁场能量的讨论部分，书中对静电场能量密度的推导非常详尽，并且联系到了存储在电场中的实际能量，这对于理解能量守恒在电磁现象中的体现非常有帮助。我记得有一次我被一个关于球形对称电荷分布的问题困扰了很久，后来翻阅此书，作者在一个看似不重要的脚注中，巧妙地提到了一个特定的坐标变换技巧，瞬间茅塞顿开。这本书更像是一本工具书，每当你对静电学中的某个特定难题感到困惑时，翻开它总能找到清晰、权威的指引。它的语言虽然精确，但绝不冰冷，字里行间透露着作者对这门学科的热爱。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的魅力在于它的“一致性”和“完备性”。在阅读过程中，我几乎没有发现任何逻辑上的断裂或者概念上的模糊地带。作者似乎预见到了读者可能产生的每一个疑问，并在随后的段落中进行了详尽的解答。例如，在讲解电位移矢量 $mathbf{D}$ 的引入时，它不仅解释了 $mathbf{D}$ 如何简化在电介质中的计算，还通过对高斯定律在介质界面上的应用，完美地衔接了电场 $mathbf{E}$ 与 $mathbf{D}$ 之间的关系，这种无缝衔接让人感觉物理定律的内在美被展现得淋漓尽致。我很少在其他教材中看到如此细致地讨论电荷在电介质中的漂移和极化过程。而且，书中对静电场的散度和旋度的讨论，也为后续学习麦克斯韦方程组中的动态部分做了完美的铺垫。读完这本书，我感到自己对静电学已经有了一种近乎“本能”的直觉反应，能够迅速判断出在特定条件下，电荷和电场应如何分布。它不是一本速成指南，而是一部需要细细品味的经典之作，值得反复阅读和研习。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的阅读体验像是一场与物理大师的深度对话，它不是那种只停留在公式堆砌的教科书，而是充满了对物理图像的深刻洞察。我常常在阅读某个章节时，会停下来，反复思考作者是如何将那些抽象的微分方程与实际的物理现象联系起来的。比如，它在处理介质中的静电平衡问题时，不仅仅给出了麦克斯韦方程组的静电形式，更深入探讨了电极化和电容的微观本质。作者对拉普拉斯方程和泊松方程的解法进行了详尽的论述，特别是对施加了特定边界条件的求解路径，提供了多种角度的解析，包括格林函数法的使用。我个人认为，对于任何想要精通场论的工程师或研究人员来说，理解这本书中关于导体和绝缘体界面相互作用的描述是至关重要的。那些关于电荷密度分布的精细讨论，以及如何利用镜像法来简化复杂场强计算的技巧，都体现了作者深厚的学术功底和对教学艺术的掌握。这本书的习题设计也十分巧妙，它们往往不是简单地重复课本内容，而是要求读者将所学知识融会贯通，解决一些略微“反直觉”的物理场景。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我爱不释手的物理学经典，虽然书名本身听起来略显古老，但其内容的深度和广度绝对是跨越时代的。我记得当初选择它，纯粹是因为它的封面设计很朴素，但翻开之后，那种对电磁场理论的系统梳理和深入剖析，立刻抓住了我的眼球。作者对于电荷的分布、静电势的计算，以及高斯定律在各种复杂几何结构中的应用，讲解得极其透彻。特别是对于边界条件的处理，书中给出了非常直观且严谨的数学推导，这对于我后续学习更高级的电动力学课程打下了坚实的基础。我尤其欣赏其中对“场”这个抽象概念的具象化描述，通过大量的图示和类比，即便是初次接触静电学的读者，也能迅速建立起对电场线、等势面的直观理解。全书的逻辑推演一气呵成，很少有跳跃性的步骤，读起来非常流畅，就像是跟随一位技艺精湛的向导，一步步攀登理论的高峰。那些复杂的积分方程和勒让德多项式的展开，在书中都被细心地分解和解释，使得原本令人生畏的数学工具变得平易近人。这本书的价值，绝不仅仅在于知识的传授，更在于它培养了一种严谨的物理思维方式。

评分☆☆☆☆☆