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出版者:科学普及（中国科技）

作者:王振力编讲

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2006-01-01

价格:150.0

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isbn号码:9787504613370

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《电磁场与电磁波导论》 本书简介 导言：现代工程与物理学的基石 电磁场与电磁波理论是现代物理学和工程技术领域的核心基础学科之一。它不仅深刻揭示了电、磁现象的本质联系，更直接驱动了信息技术、通信、能源传输以及遥感探测等诸多关键产业的蓬勃发展。从无线电通信的诞生到如今5G、物联网的广泛应用，无不建立在对麦克斯韦方程组的精准理解与应用之上。 本书《电磁场与电磁波导论》旨在为读者（包括高年级本科生、研究生以及工程技术人员）提供一个系统、深入且富有工程实践意义的电磁场理论学习框架。我们聚焦于如何将抽象的数学模型转化为解决实际工程问题的有力工具，而非仅仅停留在理论推导层面。 第一部分：静电场与静磁场——基础理论的构建 本部分是整个理论体系的基石，重点在于巩固和深化读者对基础场论的理解。 第一章：静电场的基本定律与矢量分析 本章从库仑定律和电荷守恒出发，引入电场强度和电位概念。我们将详细阐述电场的高斯定理——这一静电场中最核心的积分形式定律，并系统推导其微分形式——泊松方程和拉普拉斯方程。内容涵盖： 矢量分析回顾： 深入讲解梯度（Gradient）、散度（Divergence）和旋度（Curl）在三维空间中的物理意义，并强调散度定理（高斯定理）和斯托克斯定理在电磁场问题中的应用。 边界条件分析： 详细分析静电场在理想导体、介质分界面上的精确边界条件，这是解决实际结构问题的关键。 唯一性定理： 阐述拉普拉斯方程的唯一性，确保我们找到的解是物理上唯一的。 场论方法应用： 集中解决由点电荷系、连续电荷分布产生的电场和电位问题，包括使用叠加原理和数值方法（如有限差分法初步介绍）的思路。 第二章：静磁场与安培定律 静磁场部分侧重于稳恒电流产生的磁效应。核心内容围绕毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律展开。 磁感应强度与磁通量： 定义磁感应强度（$mathbf{B}$）和磁通量，推导安培定律的积分和微分形式。 磁矢量位（$mathbf{A}$）： 引入磁矢量位作为求解静磁场问题的更有效数学工具，尤其适用于处理复杂电流分布。 磁介质： 深入探讨磁化强度、磁场强度（$mathbf{H}$）以及磁导率，分析铁磁、顺磁和抗磁材料在静磁场中的行为。 麦克斯韦第一方程的静场形式： 通过对高斯定理和安培定律的分析，形成麦克斯韦方程组在稳恒情况下的完整形式。 第二部分：时变场与麦克斯韦方程组的统一 本部分是全书的难点和重点，标志着从静态场理论向动态场理论的飞跃，是理解电磁波产生的关键。 第三章：法拉第电磁感应定律与能量 法拉第定律揭示了变化的磁场如何产生电场。 动生电动势与属生电动势： 区分由导体运动（动生）和磁场本身变化（属生）引起的感应电动势。 麦克斯韦修正项： 通过对不完全安培定律的分析，引入位移电流密度（$frac{partial mathbf{D}}{partial t}$），这是麦克斯韦统一电磁理论的精髓所在。 麦克斯韦方程组的完整形式： 在本章末尾，我们将系统性地总结和展示完整形式的麦克斯韦方程组（微分形式），并讨论其在非稳恒情况下的物理意义。 电磁场的能量与功率： 引入坡印亭矢量（Poynting Vector），分析电磁场中能量的流动密度和方向，为后续的波传播分析奠定能量观点。 第四章：电磁波的产生与传播（无源均匀介质） 本章是应用麦克斯韦方程组推导波动方程并分析自由空间传播特性的核心章节。 波动方程的推导： 从麦克斯韦方程组出发，推导出横电磁波（TEM）的齐次和非齐次波动方程，理解电场和磁场是如何相互激发、以波的形式传播的。 平面电磁波特性： 重点分析在无损、无源、均匀介质（如真空、空气）中传播的平面波的性质：相速度、波长、波数、本征阻抗（$eta$）以及电场、磁场的相互垂直关系。 波的极化： 详细讲解线极化波、圆极化波（左旋与右旋）和椭圆极化波的数学描述和物理特性。 波的损耗与色散： 引入导体和损耗介质（如常见的电介质）的概念，分析电磁波在这些介质中的衰减特性，如集肤深度、相位常数和衰减常数。 第三部分：场与物质的相互作用——边界值问题 本部分将理论应用于工程实践，重点研究电磁场在不同材料界面上的反射与透射，是天线、传输线设计的基础。 第五章：平面波在分界面上的反射与折射 本章基于边界条件和波动方程解的匹配，分析电磁波入射到两种不同介质界面时的行为。 菲涅耳公式： 详细推导斯涅尔定律以及垂直和水平极化波的反射系数和透射系数（菲涅耳公式）。 全内反射： 分析波从光疏介质射向光密介质时可能发生的全内反射现象及其临界角。 功率传输分析： 利用坡印亭矢量分析界面两侧的能量分配，计算反射功率和透射功率。 第六章：导引电磁波——传输线与波导 本章将理论应用于指导波系统，解释能量如何被“限制”在特定路径上传输。 传输线理论基础： 引入传输线的集总参数模型（L, C, R, G），推导电压和电流的 Telegrapher 方程，并分析无损传输线（如理想同轴线）的特性阻抗和反射现象。 史密斯圆图（Smith Chart）： 作为工程上最实用的工具之一，系统讲解史密斯圆图的构建原理、使用方法，以及如何利用它进行阻抗匹配、反射系数和电压驻波比（VSWR）的快速求解。 矩形波导： 深入分析波导中的导引波模式，特别是横电模（TE）和横磁模（TM）的场分布、截止频率的概念，以及波导的色散特性。强调截止频率以下信号无法传输的物理原因。 总结与展望 本书强调从物理图像理解数学公式，通过大量详实的例题和工程应用实例（如屏蔽、天线原理的初步引入），帮助读者建立起从麦克斯韦方程组到实际系统设计的完整知识链条。掌握本书内容，读者将具备分析和解决涉及静场、动场以及电磁波在复杂结构中传播问题的扎实基础能力。

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这本书的习题设计简直是脱离实际，充满了刻意刁难和毫无章法的变化。高等数学的学习，练习才是王道，但好的习题应该循序渐进，由浅入深，螺旋式上升，从而巩固前文所学的知识点。然而，这本书的练习部分，一会儿是极其简单的代数运算，一会儿又突然跳跃到需要结合好几章知识点才能勉强解出的复杂应用题，这种难度分布的随机性让人完全无法安排有效的练习计划。更令人抓狂的是，很多习题后面并没有提供详尽的解题步骤，仅仅是给出了一个冷冰冰的最终答案。对于我们这些需要通过对照解析来检验和修正自己思维过程的学习者来说，这无疑是釜底抽薪。我花了一个小时试图解开一个看似简单的定积分问题，最后发现答案是错的，但由于没有过程参考，我甚至无法判断我的错误是出在积分区域的划分上，还是在分部积分公式的应用上，这种挫败感极强。一本优秀的教程，其习题和答案的配套应该是相辅相成的，它应该提供“脚手架”帮助学生搭建知识大厦，而不是单纯地设置路障考验耐力。这本书的习题部分，更像是作者随手收集然后堆砌起来的，缺乏整体的教学设计理念。

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我花费了整整一个下午试图理解第三章关于多元函数极值求法的那几个案例，但这本书的解释方式简直是云里雾里，逻辑跳跃得让人措手不及。它似乎预设了读者已经完全掌握了某些基础知识，然后直接抛出了推导过程，中间的每一个关键的转折点都没有进行细致的铺陈和必要的背景介绍。比如，当它引入拉格朗日乘数法时，作者只是匆匆提了一下为什么要引入辅助函数，却完全没有深入探讨这个构造在理论上的几何意义或代数基础，这就使得我这个初学者根本无法建立起一个稳固的认知框架。读完一个例题，我感觉自己只是机械地跟着步骤走了一遍，但“为什么”和“怎么样”却一点也没搞明白。对于自学者来说，教程的作用在于填补知识的空白和梳理思维的脉络，这本书显然在这方面严重失职。它更像是一本面向已经有扎实基础的考研复习指导材料，而非面向零基础或基础薄弱者的“教程”。如果只是想找一本例题集，市面上还有更多结构更清晰的选择，至少它们不会在基础概念的解释上如此吝啬和含糊不清。这本书的深度和广度似乎没有被有效平衡，导致要么内容过于肤浅，要么过渡过于突兀，让人难以跟进。

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售后服务和资源支持简直是零存在感。如今的教育资源不应该仅仅停留在纸质书本上，配套的在线资源、习题解析视频或者作者答疑社区是现代自学工具的标配。然而，这本书的宣传材料中提到的任何辅助学习的在线链接，我尝试访问后发现要么是失效的，要么是需要一个我从未收到的激活码才能进入。这意味着，一旦我在线上遇到了任何关于公式推导的困惑，或者对某个抽象概念产生了疑问，我完全失去了寻求即时帮助的途径。我尝试联系出版方的技术支持邮箱，收到的回复模板化且冰冷，根本没有针对我提出的具体学习难题给出任何实质性的指导。这种对读者学习过程的漠视态度，极大地降低了我继续使用这本书的意愿。学习一门复杂的学科，最怕的就是“卡壳”后无人可问，而这本书把自己塑造成了一个孤立的知识点集合，没有提供任何与外界联通的接口。如果作者或出版方不能提供持续的技术和内容支持，那么这本“教程”的生命周期就仅仅停留在了印刷的那一刻，对于一个需要长期陪伴和迭代的自学过程来说，这无疑是致命的缺陷。

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这本书的排版和印刷质量简直是灾难。拿到手的时候，我就感觉不太对劲，纸张薄得跟报纸似的，油墨的味道还特别冲，打开书本，里面的图表模糊不清，线条都快要糊成一团了，简直是对眼睛的一种折磨。特别是那些复杂的微积分公式和几何图形，本该清晰明确的地方，现在看起来扭曲变形，让人根本无法准确理解其内在逻辑。作为一本号称是“教程”的书籍，最起码的阅读体验得保证吧？我尝试对照着目录去寻找某个特定的定理证明，结果光是辨认那些模糊的符号就耗费了我大量的时间和精力，这完全违背了自学材料应该“助人”的初衷，反而成了学习路上的巨大障碍。我甚至怀疑这批次的书籍是不是有什么严重的质量控制问题，或者干脆就是盗版的劣质品。任何一个严肃对待高等数学学习的人，都会在拿到这本书后感到极度的失望，因为它在最基础的物理载体上就没做好功课。如果作者和出版方对知识的呈现如此敷衍，那么我对其中内容的严谨性和准确性自然也产生了深深的怀疑。我宁愿花时间去寻找那些排版精良、印刷清晰的资料，也不想在这本“视觉污染源”上浪费宝贵的学习时间。这本书的实体感官体验，是我近年来购书经历中最糟糕的一次，完全不值这个价钱。

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关于“线性代数”那几个章节的内容组织，我只能用“草率”二字来形容。它似乎把线性代数的内容当成了高等数学的一个可有可无的附庸，匆匆忙忙地在全书的末尾塞进了几章，完全没有给予应有的重视和详细的展开。例如，向量空间的基、维数这些核心概念，介绍得极其单薄，仿佛只是提纲挈领地列出了定义，对它们的几何直观和在实际问题中的应用场景几乎没有涉及。我记得书里提到矩阵的相似对角化，但对于对角化存在的充分必要条件讨论得不够充分，只是含糊地带过。这导致我在尝试理解为什么某些矩阵可以对角化，而另一些却不行时，陷入了无休止的猜想和自我怀疑。高等数学的体系是环环相扣的，线性代数作为连接分析和几何的重要桥梁，理应有足够的篇幅来保障其理论的完整性。这本书的处理方式，显然是对这部分内容的不负责任，让读者学完后只留下满脑子的碎片知识，无法形成一个有力的工具箱去解决更复杂的问题。它更像是一本为应付传统考试大纲而匆匆编撰的教材，而不是一本旨在真正提升读者数学素养的深度自学指南。

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