具体描述
《电磁学原理与现代技术》 内容概要： 《电磁学原理与现代技术》一书深入探讨了电磁学这一物理学核心分支的基础理论及其在当今科技领域中的广泛应用。本书旨在为读者构建一个坚实而全面的电磁学知识体系，从基本概念到复杂的工程实现，力求做到详尽而不失条理，易于理解又不乏深度。全书分为三个主要部分，分别侧重于理论基础、数学工具与方法，以及实际应用。 第一部分：电磁学基本理论 本部分是全书的基石，将带领读者系统地回顾和深入理解电磁学的基本定律和概念。 静电学： 从库仑定律出发，详细阐述了电荷的性质、电场强度、电势及电势能等概念。本书将着重分析点电荷、线电荷、面电荷和体电荷分布产生的电场，并引入高斯定律这一描述电场分布的强大工具，探讨了其在不同对称性问题中的应用。电介质的引入及其极化现象，电容的概念以及常见电容器的结构和特性也将被详细讲解。电场中的能量密度以及导体在静电场中的行为和平衡状态是本节的重要组成部分。 稳恒磁场： 紧接着静电学，本书将进入稳恒磁场的范畴。从安培环路定理和毕奥-萨瓦尔定律入手，分析了电流在空间中产生的磁场。重点研究了直线电流、环形电流、螺线管等典型电流分布所产生的磁场。磁场强度、磁感应强度、磁通量等关键概念将被清晰界定。特别地，本书将详细讲解磁场对运动电荷的作用力（洛伦兹力）和对电流的作用力，这是理解电磁相互作用的基础。介绍了磁标势和磁标势的计算方法，并讨论了磁性材料的分类（顺磁性、抗磁性、铁磁性）及其磁化过程。 电磁感应： 法拉第电磁感应定律是连接电场和磁场的关键，本书将对其进行透彻的分析。讲解了感生电动势的产生机制，包括磁通量变化引起感生电动势和导体在磁场中运动引起感生电动势。楞次定律作为判断感生电动势方向的重要法则，也将得到充分的阐述。自感和互感现象及其在电路中的体现，以及电感器（线圈）的储能特性是本节的重要内容。 麦克斯韦方程组： 作为电磁学理论的统一和升华，麦克斯韦方程组的推导和意义将是本部分的重中之重。本书将逐一分析四个基本方程（高斯电场定律、高斯磁场定律、法拉第电磁感应定律、安培-麦克斯韦定律），并解释它们各自的物理含义以及它们如何完整地描述了电场和磁场随时间的变化规律。从麦克斯韦方程组出发，本书将引出电磁波的概念，并阐述电磁波的产生、传播和特性，包括电磁波的能量和动量。 第二部分：数学工具与分析方法 为了更深入地理解和应用电磁学理论，掌握相关的数学工具和分析方法至关重要。本部分将为读者提供必要的理论支持。 矢量分析： 电磁学量的描述大量依赖矢量，因此本书将系统地介绍矢量代数和矢量分析的基础知识，包括矢量的加减乘除、点积、叉积，以及矢量场（标量场和矢量场）、梯度、散度、旋度等重要的微分算子。这些工具将贯穿于后续所有章节的推导和分析中。 微分方程与偏微分方程： 许多电磁现象的描述都需要借助微分方程，尤其是偏微分方程。本书将介绍求解这些方程的常用方法，例如分离变量法、傅里叶变换、拉普拉斯变换等，并结合电磁学中的具体问题进行演示，例如求解泊松方程、拉普拉斯方程以及波动方程。 复数方法与时谐电磁场： 在处理交流电和时谐电磁场时，复数方法是极为强大的工具。本书将介绍如何利用复数表示正弦稳态交流量，以及如何运用复数进行阻抗计算、相量分析等，简化计算过程，提高分析效率。 边界条件： 在分析不同介质交界面处的电磁场分布时，边界条件扮演着至关重要的角色。本书将详细阐述不同情况下（如导体与介质、不同介质之间）的电场和磁场的边界条件，并演示如何利用这些条件求解实际问题。 第三部分：电磁学在现代技术中的应用 理论的意义在于实践，本部分将聚焦于电磁学理论在当今科技领域中的各种精彩应用，展现其无处不在的影响力。 电磁波的传播与应用： 本节将深入探讨电磁波在不同介质中的传播特性，包括反射、折射、衍射、散射等现象，并分析这些现象在光通信、雷达、遥感等技术中的应用。电磁波在自由空间中的传播特性，以及其在无线通信中的重要作用也将被重点阐述。 微波技术： 微波作为电磁波的一个重要频段，在通信、雷达、加热、医疗等领域有着广泛的应用。本书将介绍微波的基本原理，如微波电路、波导、微波器件（如微波管、固态微波器件），以及其在微波通信系统、雷达系统和微波炉等设备中的应用。 光学与光电子学： 光学是电磁学在可见光频段的体现。本书将从电磁波的角度解释光的波动光学特性，如干涉、衍射、偏振等，并介绍其在激光技术、光纤通信、光学成像、全息术等领域的应用。光电子学作为光与电子相互作用的交叉学科，将着重介绍光电器件（如LED、光电二极管、太阳能电池）的工作原理及其在各种光电器件中的应用。 电磁兼容（EMC）与电磁干扰（EMI）： 随着电子设备的日益普及，电磁兼容性成为一个关键问题。本书将介绍电磁兼容的基本概念，分析电磁干扰的产生途径和影响，并探讨抑制和防护电磁干扰的技术和方法，以确保电子设备在复杂的电磁环境中正常工作。 电磁波的生物效应与防护： 探讨电磁波与生物体之间的相互作用，包括电磁场的生物效应（如热效应、非热效应）及其潜在影响。同时，也将介绍相关的电磁辐射防护标准和措施，以及在日常生活和工业生产中应注意的事项。 天线理论与设计： 天线是实现电磁波发射和接收的关键部件。本书将介绍不同类型天线（如偶极子天线、单极子天线、八木天线、抛物面天线）的基本原理、方向性图、增益等参数，并探讨天线设计的优化方法，以满足不同通信和雷达系统的需求。 电磁场在新能源技术中的应用： 探讨电磁场在现代新能源技术中的作用，例如在磁悬浮技术、感应加热、电磁驱动等方面的应用，以及其在能源转换和储存过程中的潜在贡献。 《电磁学原理与现代技术》的写作风格力求严谨、清晰，并辅以丰富的图示和具体的工程案例，帮助读者将抽象的理论知识转化为解决实际问题的能力。本书不仅适合高等院校电子工程、通信工程、物理学等相关专业的学生阅读，也适合从事相关技术领域的工程师和研究人员作为参考。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解电磁学的奥秘，并洞察其在塑造我们未来科技世界中的核心作用。
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