《电磁场与电磁波》教学指导书

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出版者:高等教育出版社
作者:杨儒贵编
出品人:
页数:200
译者:
出版时间:2003-11
价格:16.70元
装帧:简裝本
isbn号码:9787040130218
丛书系列:
图书标签:
  • 电磁场与电磁波
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具体描述

《电磁场与电磁波》原理与应用深度解析 本书旨在为读者提供一个全面而深入的电磁场与电磁波理论基础,并着重探讨其在现代科技中的广泛应用。不同于单纯的教学指导,本书侧重于阐释电磁现象背后的深刻物理原理,以及这些原理如何驱动着从无线通信到能源传输等诸多关键技术的发展。 核心理论框架: 本书从经典麦克斯韦方程组这一电磁学基石出发,循序渐进地构建起完整的理论体系。我们将详细解析每个方程的物理含义,探讨其在不同介质和边界条件下的行为。 静电场与静磁场: 在此部分,我们将深入研究高斯定律、安培定律、法拉第电磁感应定律等基本定律,并结合散度、旋度等数学工具,剖析电荷与电流如何产生电场和磁场。库仑定律、毕奥-萨伐尔定律、磁矢量势等概念将被详细阐述,并辅以丰富的例题,帮助读者理解这些基本定律的计算和应用。特别地,我们将探讨电势、磁势以及它们与场强之间的关系,这对于理解复杂的电磁分布至关重要。 时变场与电磁波: 随着对静电场和静磁场的深入理解,本书将转向时变场理论,这是理解电磁波的关键。我们将详细分析麦克斯韦方程组的时变形式,解释位移电流的概念,以及它如何弥合了安培定律的不足,并成为电磁波产生的源头。在此基础上,我们将推导出电磁波的波动方程,并详细分析平面电磁波的传播特性,包括其速度、频率、波长、极化等基本参数。我们将探讨电磁波在真空和介质中的传播差异,以及衰减、色散等现象。 电磁波的传播与边界效应: 本章将深入研究电磁波在不同传播媒质中的行为,包括导电介质中的传播、反射和透射。我们将详细讨论当电磁波遇到不同阻抗的介质界面时发生的现象,并通过斯涅尔定律和菲涅尔方程来定量描述反射和透射的系数。对于导体中的电磁波,我们将阐述趋肤效应,解释为什么高频电流倾向于在导体表面传播。此外,对于平面波以外的波形,如球面波和柱面波,也将进行简要介绍,为读者提供更全面的视角。 波导与辐射: 本部分将聚焦于限制性传播和能量发射。我们将详细分析各种类型的波导,包括理想导体平板波导、圆波导和矩形波导,探讨其截止频率、模态以及在微波通信中的作用。然后,我们将转向电磁辐射,深入研究各种辐射源,如偶极子辐射、环状辐射等,分析其辐射场分布、辐射功率和方向图。这将帮助读者理解天线的工作原理及其设计原则。 核心应用领域: 本书不仅仅停留在理论层面,更着重于将这些基本原理与实际应用紧密结合。 无线通信: 从早期的无线电报到现代的5G、Wi-Fi,电磁波是无线通信的基石。我们将解析无线电波的传播机制,包括自由空间传播、地面波、天波等,并讨论其在不同通信系统中的具体应用,如AM/FM广播、电视传输、移动通信等。我们将深入探讨天线的设计原理,以及如何通过优化天线来提高通信效率和覆盖范围。 微波技术: 微波因其独特的传播特性和与物质相互作用的特点,在许多领域有着广泛应用。我们将探讨微波在雷达系统中的原理,包括脉冲压缩、多普勒效应等,以及其在微波加热、医疗成像等方面的应用。我们还将分析微波电路的设计,如传输线、匹配网络、谐振器等,这些是构建微波器件和系统的关键。 光波与光通信: 光波作为电磁波谱中的一个重要部分,在光纤通信、激光技术、光学传感等领域扮演着核心角色。我们将探讨光在光纤中的传播原理,包括全内反射、模场和损耗等,以及其在高速、大容量通信中的优势。同时,我们将简要介绍激光的工作原理及其在工业、医疗、科研等领域的应用。 电磁兼容(EMC): 随着电子设备数量的激增,电磁兼容性成为一个日益重要的问题。本书将探讨电磁干扰(EMI)的产生机理,以及如何通过屏蔽、滤波、接地等技术来解决电磁兼容性问题,确保电子设备的正常工作并保护环境。 本书特色: 深入的理论推导: 每一个重要结论都附有严谨的数学推导,帮助读者理解知识的来龙去脉。 丰富的实例分析: 结合实际工程问题,通过具体案例来巩固和应用所学知识。 前沿的应用介绍: 关注电磁场与电磁波在最新科技中的应用,例如新的通信技术、新能源技术等。 清晰的逻辑结构: 从基础概念到复杂应用,知识体系层层递进,易于学习和掌握。 本书适合于电子信息工程、通信工程、物理学等相关专业的学生、研究人员以及对电磁场与电磁波应用感兴趣的工程师和技术爱好者。通过阅读本书,读者将能够深刻理解电磁场的奥秘,并将其应用于解决实际工程问题,推动科技进步。

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读后感

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用户评价

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这本书的深度和广度,确实让我感到非常惊喜。我一直认为电磁场和电磁波是物理学中比较抽象的领域,但作者却用一种非常通俗易懂的方式,将这些概念呈现在我面前。开篇就对电磁现象进行了历史性的回顾,从早期的一些零散观察,到法拉第、麦克斯韦等人的里程碑式贡献,让我对这个学科的产生和发展有了整体的把握,这种宏观视角非常重要。 本书在对电场和磁场的基本概念进行讲解时,非常注重物理图像的构建。作者通过大量精美的示意图,将那些肉眼看不见的电场线、磁感线生动地展现在读者面前,让人能够直观地理解它们的方向、疏密以及相互作用。我尤其喜欢书中对“电势”和“磁势”的解释,它将抽象的数学概念与具体的物理意义紧密结合,让我对能量和势能有了更深刻的理解。 在讲解电磁波的产生时,书中对“电偶极子辐射”和“磁偶极子辐射”的原理进行了详细的阐述,并且给出了简化的数学模型。即使是对数学不太敏感的读者,也能通过作者的讲解,大致理解电磁波是如何从加速变化的电荷和电流中产生的。我从中了解了为什么不同的天线结构会产生不同方向性的电磁波。 本书对电磁波在自由空间中的传播,以及在各种边界条件下的反射、折射现象,也进行了详尽的分析。特别是关于“斯涅尔定律”和“菲涅尔系数”的推导过程,作者给出了详细的步骤,并且解释了这些公式在实际工程中的意义。我从中学习到了如何计算电磁波在不同介质界面上的能量损失和透射。 最后,这本书对于“电磁兼容性”和“电磁辐射安全”等实际应用问题,也给予了充分的关注。它不仅仅是讲解理论,更是将理论与实际问题相结合,为读者提供了解决实际工程问题的思路和方法。我从中学习到了如何设计能够满足电磁兼容要求的电路,以及如何评估和控制电磁辐射的风险。

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不得不说,这本《电磁场与电磁波》的教程,确实是在教学的“如何教”和“如何学”之间找到了一个绝佳的平衡点。我是一位对这门学科充满好奇的读者,一直以来都希望能找到一本既能打牢基础,又能激发兴趣的书籍。而这本书,恰恰满足了我的期望。它并没有一上来就抛出复杂的数学推导,而是从大家都能理解的现象出发,比如静电的吸引力,比如磁铁的指向性,然后逐渐引申到更宏观的电磁场概念。 作者在讲解电场和磁场的相互关系时,用了一些非常巧妙的比喻,让我一下子就明白了它们之间的内在联系。特别是关于变化的电场会产生磁场,变化的磁场又会产生电场这一核心思想,书中用了“涟漪效应”来形容,非常形象生动,让我对“电磁感应”有了全新的认识。我之前对这个概念总是模棱两可,现在则清晰了很多。 电磁波的产生和传播部分,更是本书的亮点。它没有简单地罗列出电磁波谱,而是详细解释了不同频率的电磁波是如何被产生出来的,以及它们在传播过程中会遇到哪些挑战。我特别喜欢书中关于“电磁波的能量”的讲解,它不仅仅是告诉我们电磁波携带能量,更是详细分析了能量是如何在电场和磁场之间相互转换的,以及能量是如何被传输的。 书中还对电磁波在不同介质中的行为进行了深入分析,比如在空气中、水中、金属中的传播特性。我从中学到了很多关于“阻抗匹配”和“衰减”的知识,这对于理解无线通信的信号传输非常重要。这本书让我明白,看似简单的无线信号,背后蕴含着如此复杂的物理原理。 总的来说,这本书的编排设计非常人性化,逻辑清晰,循序渐进。它不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的老师,耐心地引导着读者一步步深入理解电磁学的奥秘。我从中获得的不仅仅是知识,更是学习的乐趣和方法。

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这是一本让人眼前一亮的读物,它以一种非常接地气的方式,将深奥的电磁理论娓娓道来。我曾经对电磁学有过初步的接触,但总觉得像是雾里看花,难以窥其全貌。这本书的出现,如同拨云见日,让我对整个学科的体系有了清晰的认识。作者在叙述理论时,并没有一味地堆砌公式,而是通过大量的类比和形象化的解释,将复杂的概念变得易于理解。 书中对电磁场的产生和演化过程的描述,特别让我印象深刻。它不仅仅是告诉你“是什么”,更重要的是告诉你“为什么是这样”。我喜欢书中对麦克斯韦方程组的讲解,作者花了很大的篇幅去解析每一个方程的物理意义,以及它们是如何将电和磁统一起来,最终预言了电磁波的存在。这种循序渐进的讲解方式,让我在不知不觉中就掌握了核心的理论框架,并且能够灵活运用。 在电磁波的传播部分,本书也给了我极大的启发。它从不同介质中的传播特性,到各种传播效应的成因,都进行了细致的分析。我尤其欣赏书中关于波导管和天线原理的介绍,那些原本在我看来是抽象的数学模型,在作者的阐释下,变得清晰可见,甚至可以想象出它们在实际设备中的运作方式。这种理论与实践的结合,让学习变得更加有趣和有成就感。 此外,本书在讲解的过程中,还穿插了许多与时俱进的科技前沿动态。它不仅仅局限于经典的电磁理论,还探讨了电磁场和电磁波在现代科技中的最新应用,例如5G通信、雷达技术、光学器件等。这让我意识到,电磁学并非一门陈旧的学科,而是依然在不断发展,并且深刻地影响着我们的生活。 总而言之,这本书是一次非常愉快的阅读体验。它没有让人望而生畏的晦涩语言,也没有过于理论化的枯燥论述。相反,它以一种更加人性化、更加易于接受的方式,带领我走进了电磁学的世界。对于任何想要深入了解电磁场和电磁波的读者来说,这本书都绝对值得一读。

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这本书的实用性和前瞻性,给我留下了深刻的印象。我一直在寻找一本能够将电磁场理论与实际应用紧密结合的书籍,而《电磁场与电磁波》教学指导书,恰好满足了我的需求。它并没有局限于理论的讲解,而是从一开始就强调了电磁学在现代科技中的重要地位。 书中对电磁场的分析,并没有止步于静态的场,而是重点阐述了动态场的演化规律。特别是对“位移电流”概念的引入,让我豁然开朗,明白了它在电磁波产生过程中的关键作用。作者通过对各种典型电磁场的分析,比如点电荷、均匀带电圆环、长直导线等,循序渐进地引导读者掌握计算和分析不同电磁场的方法。 在电磁波的传播部分,本书对“趋肤效应”和“表面波”等概念进行了深入的探讨,并且解释了它们在射频和微波工程中的重要性。我从中学习到了如何选择合适的导线材料和结构,以减小信号的损耗。这本书让我明白了,看似微不足道的细节,在电磁波的传输过程中却能产生巨大的影响。 本书对“天线理论”的讲解,也让我受益匪浅。它不仅仅介绍了各种基本的天线类型,如偶极子天线、单极子天线、环形天线等,还详细阐述了它们的辐射特性、方向图以及阻抗匹配原理。我从中学习到了如何根据不同的应用需求,选择和设计合适的天线。 此外,书中还对“电磁波的测量”和“电磁场的数值计算方法”进行了介绍。这对于从事相关技术工作的读者来说,是非常有价值的内容。我从中学习到了如何使用频谱分析仪、网络分析仪等设备,来测量电磁场的参数,并且了解了一些常用的数值模拟软件,如HFSS、CST等。这本书不仅是理论的传授,更是实践能力的培养。

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这本书的内容,用“令人惊艳”来形容一点都不为过。从一开始,我就被作者严谨又不失趣味的笔触深深吸引。它并没有直接抛出枯燥的公式和定义,而是通过引人入胜的案例,将抽象的电磁场概念具象化,仿佛我们真的能触摸到那些无形的力量。我尤其欣赏书中对历史发展脉络的梳理,那些伟大的科学家们在探索电磁奥秘过程中的艰辛与智慧,在作者的笔下活灵活现,让人仿佛穿越时空,与他们一同经历那场思想的革命。 更难能可贵的是,本书在理论讲解的同时,紧密结合了实际应用。我一直觉得电磁场理论离我们很遥远,但这本书彻底颠覆了我的认知。从手机通信、无线充电,到医疗影像、交通控制,书中用大量翔实的数据和图表,展现了电磁场技术是如何深刻地改变着我们的生活,甚至塑造着我们未来的社会形态。我感觉自己不再是被动地接收知识,而是主动地去探索,去思考,去理解这些“魔法”背后的科学原理。 在理解了基本原理之后,本书更是将我们带入了电磁波的奇妙世界。从低频的无线电波到高频的X射线,作者详细介绍了它们各自的特性、产生机制以及在不同领域的应用。特别是关于电磁波的传播,书中运用了多种生动形象的比喻,即使是初学者也能轻松理解那些复杂的衍射、反射和折射现象。我曾一度对电磁波的传播模型感到困惑,但在读完这部分内容后,豁然开朗,仿佛打开了新的视野。 读到后面,我发现本书对电磁波与物质的相互作用也进行了深入的探讨。书中解释了为什么有些材料可以屏蔽电磁波,为什么有些材料会对电磁波产生吸收或反射,以及这些现象在工程实践中的应用。例如,关于电磁屏蔽技术,我从中学习到了很多实用的知识,对于理解电子设备的电磁兼容性问题有了更深刻的认识。这部分内容对于从事相关技术工作的人来说,无疑是一笔宝贵的财富。 最后,本书对于电磁波的辐射和防护也给出了详尽的论述。在如今信息爆炸的时代,我们无时无刻不暴露在各种电磁辐射之下,了解其潜在的健康影响以及如何进行有效的防护显得尤为重要。本书在这方面的内容,既有科学的严谨性,又具有极强的现实指导意义。我从中学习到了如何更科学地使用电子设备,如何识别和规避潜在的电磁辐射风险,这让我感觉自己对生活有了更强的掌控感。

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