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出版者:机械工业出版社

作者:何巨兰 编

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:2004-1

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787111134749

丛书系列:

图书标签:

• 电机控制
• 电气控制
• 电力拖动
• 工业自动化
• 电机学
• 电路分析
• 传感器技术
• PLC
• 变频器
• 电工基础

《电磁场与电磁波理论基础》 内容简介 本书旨在为物理学、电子工程、通信工程及相关领域的学生和研究人员提供一套严谨而深入的电磁场与电磁波理论基础。全书内容涵盖了麦克斯韦方程组的建立、电磁场的静态、动态特性，以及电磁波在不同介质中的传播、辐射和散射等核心概念。我们力求在保持数学严谨性的同时，注重物理图像的清晰构建，帮助读者建立对电磁现象的直观理解。 第一章：静电场基础与库仑定律 本章从最基本的电荷概念和电荷守恒定律出发，系统阐述了库仑定律及其矢量形式。我们详细分析了静电力在不同参照系下的表现，并引入了电荷密度（线密度、面密度、体密度）的概念，为后续的场论分析奠定基础。 核心内容包括： 点电荷的电场强度： 推导点电荷在空间任意点产生的电场强度公式，并讨论其方向性和叠加原理。 连续电荷分布产生的电场： 运用积分方法计算由各种几何形状的电荷分布（如均匀带电直线、圆环、平面）产生的电场，重点训练读者运用矢量积分解决实际问题的能力。 电位： 引入电位的标量概念，推导电位与电场强度的关系（$mathbf{E} = - abla V$），并讨论等势面的物理意义及其与电场线的关系。 第二章：静磁场与安培定律 本章将目光转向静止的电荷所产生的磁场。从毕奥-萨伐尔定律出发，系统地建立了描述静磁场的基本规律。 关键知识点包括： 毕奥-萨伐尔定律： 详细阐述了微小电流元产生磁感应强度的基本定律，并将其应用于计算电流元体系（如直线电流、圆电流环）产生的磁场。 安培环路定律： 作为静磁场中求解电流分布所产生磁场的重要工具，本章详细讨论了安培环路定律的适用条件和积分形式。通过对称性分析，我们演示了如何利用该定律高效计算长直导线、螺线管内部以及载流平面电流产生的磁场。 磁矢势： 引入磁矢势 $mathbf{A}$ 的概念，阐述 $mathbf{B} = abla imes mathbf{A}$ 的物理意义，并讨论在特定规范（如库仑规范）下的应用，为电磁波方程的建立做铺垫。 第三章：静电场与静磁场的物质属性 本章深入探讨电介质和磁介质对电场和磁场的影响，引入了场的本构关系。 电介质中的电场： 详细分析了电极化现象，定义了电位移矢量 $mathbf{D}$，并阐述了电介质的线性、各向同性近似下的本构方程 $mathbf{D} = epsilon mathbf{E}$。讨论了界面处 $mathbf{D}$ 和 $mathbf{E}$ 的边界条件。 磁介质中的磁场： 讲解了磁化强度 $mathbf{M}$ 的概念，引入磁场强度 $mathbf{H}$，并建立了 $mathbf{B} = mu mathbf{H}$ 的本构关系。重点分析了顺磁性、抗磁性和铁磁性的微观机理及其宏观电磁响应。 能量与功： 计算了静电场和静磁场中存储的能量密度，推导出能量密度公式 $w_e = frac{1}{2} mathbf{D} cdot mathbf{E}$ 和 $w_m = frac{1}{2} mathbf{B} cdot mathbf{H}$，并讨论了场的能量在介质中的分布和转移。 第四章：时变电磁场与麦克斯韦方程组的完备化 本章是全书的核心，标志着从静态场理论向动态场理论的跨越。基于法拉第电磁感应定律和修正的安培定律（引入麦克斯韦的位移电流），我们构建了完整的麦克斯韦方程组。 法拉第电磁感应定律： 阐述了磁通量变化与感应电动势的关系，并给出微分形式。 位移电流与安培环路定律的修正： 详细推导了位移电流的概念，解释了其在理解电磁波存在中的关键作用。 麦克斯韦方程组： 总结并清晰地列出描述电磁场在真空中和在介质中传播的四个偏微分方程组（积分形式和微分形式）。本章强调了方程组的物理完备性和内在一致性。 第五章：电磁波的产生与平面波传播 基于麦克斯韦方程组，本章推导并分析了电磁波的波动方程，这是理解光速和电磁辐射的起点。 波动方程的推导： 从齐次麦克斯韦方程组，在无源、无损的均匀介质中（即自由空间或理想介质），推导出电场和磁场的波动方程。 平面电磁波： 求解波动方程，得到平面电磁波的解析解。详细分析了平面波的特性：电场、磁场和传播方向之间的相互垂直关系（横波特性），以及相位和波长的关系。 相速度与群速度： 讨论了电磁波在理想介质中（如真空或无损电介质）的速度，并引入了色散关系的概念。 波阻抗： 定义了本征阻抗 $eta$，并计算了其在真空中的数值 $eta_0 approx 377 Omega$。 第六章：电磁波的传播与介质相互作用 本章关注电磁波在不同材料界面上的行为，是射频、微波工程和光学的基础。 平面波在无限大均匀介质中的传播： 分析了电磁波在电导性介质（如导体）和非磁性电介质中的衰减常数、相移常数和传播常数，引入了趋肤深度（Skin Depth）的概念。 电磁波的反射与透射： 运用麦克斯韦方程组的边界条件，推导了垂直入射和平行入射时电磁波在两种介质界面上的反射系数和透射系数（菲涅耳公式的导出）。重点分析了全反射现象。 坡印廷矢量与能量流： 定义坡印廷矢量 $mathbf{S} = frac{1}{mu_0} (mathbf{E} imes mathbf{B})$，阐述其物理意义——电磁场的瞬时能量流密度，并推导出平均能量流（平均功率密度）。 第七章：电磁场的辐射与天线基础 本章将理论推向辐射现象，探讨如何从时变电荷和电流中产生有效的电磁波。 推迟势： 引入推迟电位和推迟磁位，这是处理辐射问题必须采用的非瞬时性概念，解释了场的信息传播需要时间。 小振幅振子（半波长偶极子）： 详细推导了辐射体中最基础模型——振荡电偶极子产生的远场电磁场分布，特别是辐射场的方向图。 辐射功率： 计算了振荡电偶极子的总辐射功率，引入辐射阻抗的概念。 本书内容严谨，逻辑清晰，适合作为高等工科院校相关专业的基础教材，并可作为从事电磁兼容（EMC）、微波技术、光通信等领域研究人员的重要参考资料。

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这本书的装帧设计非常吸引人，封面采用了一种深邃的蓝色调，搭配银色的字体，显得既专业又不失现代感。我原本以为这是一本枯燥的技术手册，但翻开第一页就被其清晰的排版和合理的章节划分所折服。作者在内容组织上展现出了极高的水准，从基础的电磁学原理讲起，层层递进，逐步过渡到复杂的电机驱动与系统集成。尤其值得称道的是，书中对各种经典控制算法的讲解深入浅出，即便是初学者也能很快抓住核心思想。图片和图表的质量也是一流的，清晰的剖面图和仿真波形，极大地辅助了对抽象概念的理解。我记得有一次我在学习一个特定的变频器控制策略时，书中的一个流程图瞬间帮我理清了思路，那种豁然开朗的感觉，只有真正钻研技术的人才能体会。这本书的理论深度与工程实践的结合得非常好，每一个理论推导后都有相应的应用案例支撑，让我感觉这不是在读一本冷冰冰的教科书，而是在与一位经验丰富的工程师对话。

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我得承认，这本书的厚度和内容密度一开始让我有些畏惧，但一旦进入状态，那种沉浸式的学习体验是无与伦比的。它不像那些只停留在概念层面的书籍，而是扎根于实际工程约束和物理极限。作者在描述电机故障诊断和保护机制时，那种细致入微的描写，仿佛是把我带到了实际的生产车间。例如，对绕组绝缘老化程度的非侵入式监测方法探讨，就结合了最新的阻抗谱分析技术，并给出了实际的测试流程图。这本书的语言风格非常沉稳、内敛，很少有夸张的表达，一切都以数据和实验结果为说话的底气。它不是一本能让你一蹴而就的书，它更像是一场漫长的修行，要求读者步步为营，夯实基础。但正是这种严谨，让它成为我案头常备的参考书，每次遇到工程瓶颈，翻开它，总能找到最可靠的理论支撑和最务实的解决思路。

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这本书的阅读体验，坦白说，需要一定的耐心和基础，但回报是巨大的。它不是那种快速浏览就能掌握其精髓的读物。作者在每一章末尾设置的习题，难度适中却极富启发性，它们往往不仅仅是检验你是否记住了公式，更多的是考察你对物理现象的深刻理解和应用能力。我记得其中有一个关于电机热管理和散热设计的章节，内容详实得让人惊叹，从散热片的材料选择到风扇的优化布局，都给出了详细的计算方法和设计指南，这在一般的理论教材中是极其少见的。此外，书中对不同类型电机的优缺点分析非常到位，例如感应电机、直流电机与无刷直流电机（BLDC）在特定应用场景下的适用性分析，提供了大量决策性的参考信息。这本书真正做到了“知其然，更知其所以然”，它强迫我不仅要会用MATLAB/Simulink进行仿真验证，更要理解背后的物理定律和控制原理，这才是工程师的核心竞争力。

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作为一名即将毕业的工科生，我手里积攒了不少教材和参考书，但这一本在我的书架上绝对是鹤立鸡群的。它的语言风格非常注重逻辑性和严谨性，很少使用晦涩难懂的行话，即便是涉及到一些高深的非线性控制理论，作者也能用非常平实的语言进行阐述，这一点对于自学至关重要。我特别欣赏它在处理最新技术发展上的前瞻性。比如，书中对永磁同步电机（PMSM）的矢量控制和直接转矩控制（DTC）的对比分析，不仅详细地给出了数学模型，还深入探讨了它们在不同负载和速度范围下的性能差异及工程取舍。这种全面而又不失偏颇的论述方式，体现了作者深厚的学术背景和丰富的现场经验。每次我带着一个具体的技术难题去查阅时，总能找到精准且富有洞察力的解答。它更像是一本“工具箱”，而不是一本“故事集”，实用性极强，是我攻克毕业设计难关的得力助手。

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这本书在深入探讨现代电力电子技术与电机驱动系统的交叉领域时，表现出一种罕见的宏观视野和微观精确性的完美结合。我欣赏它对系统级架构的描述，不仅仅局限于单个功率模块或控制环路的分析，而是将整个驱动系统——从电网侧的输入滤波、功率转换到电机执行机构——作为一个有机整体来审视。例如，书中关于高压直流系统中的能量回馈策略和电磁兼容性（EMC）的章节，内容详尽且极具前瞻性，这对于从事新能源汽车或工业自动化设备研发的人员来说，是不可多得的宝贵资料。作者在叙述中体现出的那种对细节的苛求，使得书中的所有公式和模型都具有极高的可信度。阅读此书的过程，更像是一场系统工程的洗礼，它教会我如何从“部件思维”跳脱出来，构建起一个完整、高效、可靠的电气控制解决方案。

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