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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:钮文良

出品人:

页数:236

译者:

出版时间:2010-1

价格:22.00元

装帧:平装

isbn号码:9787560623504

丛书系列:

图书标签:

• 电子线路
• 高频电路
• 射频电路
• 模拟电路
• 电路分析
• 电子工程
• 通信工程
• 微波技术
• 滤波器设计
• 放大器设计

好的，下面是关于一本名为《电磁场与电磁波》的图书简介，内容力求详实、深入，且不包含任何提及《高频电子线路》的内容。 --- 《电磁场与电磁波》：理论基石与工程实践的桥梁 图书简介 在现代科技的广阔图景中，电磁现象构成了信息、能源和通信等一切电子电气工程领域不可或缺的物理基础。从基础科学研究到尖端工程应用，《电磁场与电磁波》一书旨在为读者，无论是初入此道的工科学生，还是寻求系统回顾的专业工程师，提供一套严谨、深入且富有洞察力的理论框架和实践指导。 本书的核心目标是清晰阐释麦克斯韦方程组的物理内涵、数学形式及其在不同介质和边界条件下的应用，同时构建起从静态场论到动态波传播的完整知识体系。我们坚信，对电磁学原理的深刻理解，是解决复杂工程问题的先决条件。 第一部分：静电场与静磁场——场的构建与分析 本部分聚焦于电磁学的静态基础，为理解动态场现象打下坚实的数学和物理基础。 第一章：静电场基础 本章从库仑定律出发，系统地构建了静电场的概念体系。我们详细讨论了电荷的连续性模型、电荷密度与电场强度之间的关系。重点分析了电场强度 $mathbf{E}$ 和电位移矢量 $mathbf{D}$ 的物理意义，并深入探讨了电势 $phi$ 的概念及其与场强的联系。 一个关键的章节内容是高斯定律在不同坐标系下的应用。通过对球对称、柱对称和平面电荷分布的解析求解，读者将掌握如何利用高斯通量定理简化复杂的静电场计算。此外，我们还引入了电位形的概念，特别是利用拉普拉斯方程和泊松方程来求解具有特定边界条件下的电位分布，这对于分析导体、绝缘体界面的电势梯度至关重要。本章最后讨论了静电场的能量密度和介质中的极化现象，为理解电容和介质响应奠定基础。 第二章：静磁场基础 静磁场部分承接静电场，引入了电流作为磁场的源。本章从毕奥-萨伐尔定律出发，推导了不同电流形态（如电流元、导线、线圈）产生的磁感应强度 $mathbf{B}$。 随后，本书详细阐述了安培环路定律及其在对称情况下的应用，包括计算无限长导线、螺线管和圆环电流产生的磁场。我们深入区分了磁感应强度 $mathbf{B}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$ 的物理差异，探讨了磁介质中的磁化强度 $mathbf{M}$ 和磁导率 $mu$。与静电场的能量和位形类似，本章也覆盖了静磁场的能量密度以及磁通量的概念，并引入了磁标位 $mathbf{A}$ 作为求解磁场的一种有效数学工具。 第二部分：时变场与麦克斯韦方程组——动态理论的建立 从静场过渡到动场，是电磁学理论的飞跃。本部分是全书的核心，彻底揭示了变化的电场如何产生磁场，以及变化的磁场如何反过来产生电场。 第三章：电磁感应与麦克斯韦方程组的完善 本章从法拉第电磁感应定律入手，展示了磁通量变化与感应电动势之间的定量关系，这是理解变压器和发电机的基础。随后，引入了麦克斯韦的引入项——位移电流，这是理解电磁波存在的关键所在。通过对安培环路定律的修正，本书系统地导出了完整的四组麦克斯韦方程组——这是描述所有经典电磁现象的统一数学框架。 我们强调了在不同介质（线性、均匀、各向同性）中，方程组在微分形式和积分形式下的具体表达。同时，本章还讨论了电荷守恒的连续性方程，以及电磁场方程的自洽性。 第四章：电磁波的产生与传播 基于完善的麦克斯韦方程组，本章开始深入探讨电磁场的动态特性——电磁波。首先，在无源、无损的自由空间（或均匀介质）中，推导出了齐次亥姆霍兹方程，并从中导出了一维和三维的电磁波波动方程。 重点分析了平面电波的特性：场矢量之间的正交性（$mathbf{E}$、$mathbf{H}$ 与传播方向 $mathbf{k}$ 互相垂直）、相速、波长、波数以及波阻抗的概念。本书详细剖析了横电磁波（TEM）的传播机制，并解释了电磁波的能量流密度——坡印亭矢量 $mathbf{S}$。通过对 $mathbf{E}$ 和 $mathbf{H}$ 矢量关系的深入分析，读者将能准确判断电磁场的能量传输方向和大小。 第三部分：波的传播与应用——从导引到辐射 本部分将理论应用于具体的工程环境，探讨电磁波在复杂介质中的行为以及如何实现能量的有效辐射。 第五章：导行波理论 在实际工程中，电磁波很少在自由空间传播，更多的是被限制在特定结构中。本章专注于导波管和传输线。 对于矩形和圆柱形波导，本书详细分析了模式（TE、TM、TEM模式）的形成条件、截止频率、色散关系和波导内的场分布。读者将学习如何利用本征方程来确定特定工作频率下可支持的模式，以及如何设计波导以最小化损耗。 在传输线方面，本书基于分布参数模型，详细分析了电压和电流在时间域和频域的传播特性。关键内容包括特性阻抗、输入阻抗、反射系数和驻波比（VSWR）。特别是，引入了史密斯圆图——作为一种强大的图形化工具，用于分析无损和有损传输线上的阻抗匹配问题，这是射频和微波工程中的核心技能。 第六章：电磁场的边界条件与反射/折射 当电磁波遇到不同介质的界面时，会发生反射、折射、吸收和透射。本章系统地总结了电磁场在导体、理想电导体（PEC）、理想磁导体（PMC）和介质界面上的五组基本边界条件。 基于这些边界条件，我们推导了斯涅尔定律（Snell's Law）和菲涅耳公式（Fresnel Equations）。通过分析垂直入射和斜入射情况，读者将能计算出不同极化波的反射和透射系数，理解全反射现象以及布鲁斯特角的重要性。 第七章：电磁波的辐射 电磁波的最终目的是将能量辐射出去，实现信息的远距离传输。本章介绍了振子模型，重点分析了典型天线的基本辐射特性。 从电流元出发，推导了电小天线（如半波振子）的远场辐射场分布，计算了其辐射方向图、辐射方向性和天线的最大功率密度。本章还简要介绍了天线增益、有效面积等关键参数，为理解天线性能提供了必要的量化工具。 总结与特色 《电磁场与电磁波》不仅是一本侧重于数学推导的理论教材，更是一本强调物理图像和工程应用的参考书。全书内容结构逻辑严密，从微观的场运动原理到宏观的波传播现象，层层递进。通过大量的例题和习题（涵盖计算、分析和设计），读者能够将抽象的矢量微积分和偏微分方程转化为解决实际问题的能力。掌握本书内容，即是掌握了现代电子信息技术中电磁兼容性（EMC）、信号完整性（SI）以及射频电路设计等高阶课程的坚实基础。

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