國外電子與電氣工程技術叢書·電磁場與波：電磁材料及MATLAB計算 [Electromagnetic Waves，Materials，and Computation with MATLAB] pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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[美] Dikshitulu K. Kalluri 著，馬西奎，瀋瑤，鄒建龍譯

圖書標籤:

電磁場與波
電磁材料
MATLAB
電氣工程
電子工程
電磁兼容
計算電磁學
高等教育
理工科
工程技術

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齣版社：機械工業齣版社

ISBN：9787111467137

版次：1

商品編碼：11512630

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名：國外電子與電氣工程技術叢書

外文名稱：Electromagnetic Waves，Materials，and Computation with MATLAB

開本：16開

齣版時間：2014-07-01##

具體描述

內容簡介

　　《國外電子與電氣工程技術叢書·電磁場與波：電磁材料及MATLAB計算》藉助MATLAB，采用一種綜閤的現代方法來闡述電磁波的相關概念，給齣瞭用於求解各種問題的許多新穎計算方法，所涉及的知識麵極其廣泛。其中包含簡單媒質中電磁場的一維、二維和三維問題的時諧方程、波傳播的解及其應用，復雜媒質（復雜材料、人工電磁材料、色散媒質、等離子體、運動媒質）中電磁場方程和計算方法，電磁場問題的計算方法（有限差分法、矩量法、有限元法以及時域有限差分法），諸多附錄（涵蓋一係列相關專題和技術）以及大量習題等內容。

作者簡介

Dikshitulu K.Kalluri博士，是馬薩諸塞大學洛厄爾分校電氣與計算機工程係的教授。他在威斯康星大學麥迪遜分校獲得電氣工程碩士學位，並在堪薩斯大學勞倫斯校區獲得電氣工程博士學位。Kalluri博士是電磁材料與光學係統領域中的國際知名學者，在復雜媒質研究方麵是世界所公認的開拓者，有很高的造詣。先後與勞倫斯伯剋利實驗室、加利福尼亞洛杉磯大學、南加利福尼亞大學和田納西大學的研究小組進行過閤作研究。從1984年開始，他任教於馬薩諸塞大學洛厄爾分校，擔任電磁材料與光學係統（CEMOS)中心的聯席主任，並組建瞭電磁學和復雜媒質研究實驗室。Kalluri博士是電子和電信工程師學會的會士，同時也是Eta Kappa Nu榮譽協會和SigmaXi專業協會的會員，發錶瞭多篇學術論文和綜述文章。

內頁插圖

前言/序言

　　有關電磁學的科目至今仍然是電氣工程（EE）專業本科階段的一門核心課程，然而在大多數美國大學中，電磁學的教學課時被縮減到原來的一半（以一門3學分的課程取代瞭過去的兩門課程）。現在擁有電氣工程學士學位的畢業生，在更短的時間內匆忙地學習與以前同樣的課程內容，常常會忽略對基本概念的理解，而是去記憶大量的公式，他們把這些公式看作基於書中例題來進行計算的竅門。其中有些人幸運地選修瞭微波技術、RF設計、天綫或光縴等後續課程，這樣部分地加強瞭對某一應用領域的理解。利用很容易獲得的商業軟件，在沒有從概念上理解預期的解決方案的條件下，就可以進行程序計算和設計。商業軟件是用戶友好的以至於我們通常得到一個絢麗多彩的形象化解，即使它是該物理問題的一個錯誤模擬。畢業後，在新工作中，受到老闆一兩次溫和的斥責時，新畢業的學生纔會認識到需要知道要模擬的閤適的模型是什麼以及期望什麼樣的定性結果。盡管軟件是非常有用的，但是它卻不可能代替人們對求解問題時所涉及的每一步驟從概念上的理解。幸運的是，對於新畢業的學生來說，或許有這樣一個大學，它提供研究生課程，並且有一個專門的教師或教授，他知道這些被一些頂級公司錄用的聰明學生並不比在公司裏已經工作瞭一二十年的老員工笨。另一方麵，他們能夠輕鬆自如、非常嫻熟地使用計算機與在綫資源。他們願意挑戰自己，迅速學會用概念和分析而不是程序計算來思考問題；然而，他們想通過學習一些實例來把所學到的知識與技術應用相結閤。除此之外，當發現他們在某一技術領域所深入學到的技術能夠應用於另一個具有相同工程科學基礎的技術領域時，他們感到很有趣，科技的各個領域之間往往是相通的，電磁理論也是一樣。在專門研究以電磁理論為基礎的某一技術領域之前，這樣的研究生抽不齣時間選修超過一門或兩門研究生電磁場課程，即使他們本身喜愛電磁場理論。

　　電磁理論是傳統的學科，在這方麵已經齣版瞭許多優秀的教材。從事電磁學教學和研究的很多人都曾受益於基於經典教材的研究生課程，這些都相當於未商品化的電磁學軟件。對於那些依舊喜歡這種傳統的電磁場學習和研究方法的人，我們仍然建議他們在兩到三年的時間裏認真學習這些研究生教材，通過全麵掌握所有專題的數學處理方法獲得啓發。

　　我認為相對於物理專業的學生來說，在給電氣工程專業學生講授電磁場時，可以在所講授的材料方麵做一些巧妙的變化。第一個變化就是利用電氣專業學生很強的電路基礎知識，把傳輸綫處理為分布參數電路。

　　以下是在選取本書中第一部分到第五部分內容時有關動機、論據和一般主題的一些想法。

　　1）作為分布參數電路，傳輸綫是集總參數電路理論的一種必然推廣和延伸。對於電氣工程師來說，以電壓和電流作為獨立變量的傳輸綫上的標量波並不是那樣抽象，並給齣瞭適閤於電氣工程師思考問題的基本框架。傳輸綫比擬，即使它們不是物理上的（人工），似乎也有助於電氣工程師掌握更抽象的概念。

　　2）我已經擅自把簡單電磁媒質定義為e、u和o都是標量常數的一種媒質。這對應於電路中的集總參數描述，例如，電容C、電感L、電導G或電阻R的定義。它也大緻相當於通常在本科生課程中所求解的問題。某些純粹的理論學者會反對這個定義。

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電磁場與波：原理、應用與現代計算電磁場與波是物理學中最為迷人且至關重要的領域之一，它深刻地揭示瞭宇宙間最基本的力量之一。從我們賴以生存的光，到驅動現代通信係統的無綫電波，再到構成物質基礎的微觀粒子相互作用，無不與電磁場與波息息相關。本書旨在係統性地闡述電磁場與波的基本原理，深入探討其在各個領域的廣泛應用，並重點介紹如何藉助現代計算工具，尤其是MATLAB，來分析和解決復雜的電磁問題。第一部分：電磁場理論基石本書的開篇將從電磁學的基本定律和概念入手，為讀者構建堅實的理論基礎。我們將從靜電學開始，迴顧庫侖定律、電場強度、高斯定律，以及電勢的概念。這一部分將深入講解電場的性質，包括均勻電場、點電荷電場、偶極子電場等，並探討電場在不同介質中的行為，如絕緣體和導體。接著，我們將轉嚮靜磁學，介紹畢奧-薩伐爾定律、安培環路定理，以及磁場強度和磁矢勢。我們將分析載流導綫、螺綫管、環形電流所産生的磁場，並探討磁性材料的性質，包括磁化強度、磁導率等。隨後，是本書最為核心的部分之一：電磁感應。法拉第電磁感應定律將是重中之重，我們將詳細分析感應電動勢的産生機製，以及楞次定律如何描述感應電流的方嚮。電磁感應是發電機、變壓器等眾多現代電氣設備工作的基本原理，理解其精髓對於電氣工程領域至關重要。在此基礎上，我們將進一步探討位移電流的概念，以及麥剋斯韋方程組的完整形式。麥剋斯韋方程組是電磁學的“牛頓定律”，它統一瞭電、磁、光等現象，預言瞭電磁波的存在，並奠定瞭現代物理學的基礎。我們將詳細分析四個麥剋斯韋方程的物理意義，以及它們在不同參考係下的錶現。第二部分：電磁波的傳播與特性在掌握瞭麥剋斯韋方程組後，我們將自然而然地進入電磁波的範疇。本部分將深入分析均勻介質中電磁波的傳播，包括平麵電磁波的産生、傳播方嚮、偏振等特性。我們將推導齣電磁波的速度公式，並解釋其與介電常數和磁導率的關係，從而深刻理解電磁波本質上是電場和磁場的相互激發與傳播。我們將詳細探討電磁波在各種傳播介質中的行為，包括反射、摺射、透射、吸收等現象。菲涅爾方程將是分析界麵上電磁波行為的關鍵工具，我們將講解全反射、布儒斯特角等重要概念。此外，本書還將深入研究電磁波的衍射和乾涉。惠更斯原理將作為理解衍射現象的基礎，我們將分析單縫衍射、雙縫衍射等經典實驗，並探討衍射在光學儀器和通信係統中的應用。第三部分：電磁場的邊界條件與特殊情況電磁場在不同介質的界麵上的行為遵循特定的邊界條件。本部分將係統性地介紹電場和磁場在理想導體、介質界麵上的邊界條件，並講解如何利用這些條件來求解復雜的電磁場問題，例如電荷分布在導體錶麵、磁場穿過不同磁性材料界麵等。我們將探討電磁場在波導中的傳播。波導是引導電磁波傳輸的重要結構，本書將分析無限長平行闆波導、矩形波導、圓波導的結構和工作原理，重點講解其傳輸模式（TE模式、TM模式、TEM模式）的産生條件、截止頻率以及色散關係。理解波導的工作原理對於微波工程、射頻工程等領域至關重要。第四部分：現代計算方法在電磁場問題中的應用在理論知識的基礎上，本書將重點引入現代計算方法，特彆是MATLAB，來解決實際的電磁場問題。MATLAB強大的數值計算和仿真能力，能夠幫助我們處理解析法難以求解的復雜模型。我們將介紹幾種常用的數值計算方法，包括：有限差分時域法 (FDTD): 這是一種直接在時域中離散化麥剋斯韋方程組的方法，非常適閤分析電磁波的瞬態傳播和動態響應。我們將講解FDTD算法的基本原理、網格剖分、邊界吸收層（PML）的構建，並通過MATLAB實例演示如何用FDTD模擬平麵波傳播、散射問題等。有限元法 (FEM): FEM是一種在頻域中求解電磁場問題的強大方法，尤其適用於處理復雜幾何形狀和非均勻介質。我們將介紹FEM的基本思想，包括單元剖分、形函數、弱形式的建立，並通過MATLAB演示如何用FEM分析天綫輻射、散射截麵等問題。積分方程法 (Method of Moments, MoM): MoM是一種常用的用於求解電磁散射和輻射問題的數值方法，它將微分方程轉化為積分方程，並在求解時采用矩量法進行離散化。我們將講解MoM的基本原理，以及如何利用MATLAB實現MoM求解簡單散射體和天綫問題。在介紹這些數值方法的同時，本書將通過大量的MATLAB代碼示例，一步步引導讀者如何編寫程序來模擬和分析電磁場現象。這些示例將涵蓋從簡單的電場分布可視化，到復雜的電磁波傳播仿真，旨在讓讀者掌握將理論知識轉化為實際計算能力。第五部分：電磁場與波的實際應用本書的最後一部分將聚焦於電磁場與波在現實世界中的廣泛應用，進一步鞏固讀者的理解。通信係統: 從手機通信到衛星通信，無綫電波和微波是信息傳輸的載體。我們將討論天綫的設計與原理，以及電磁波在自由空間和復雜環境中的傳播特性如何影響通信質量。成像技術: 雷達、醫學成像（如MRI）等都依賴於電磁波的發射、接收和分析。我們將探討這些技術中電磁場與波的原理。材料科學: 新型電磁材料（如超材料）的齣現，為電磁波的控製和應用帶來瞭新的可能。我們將簡要介紹這些材料的設計理念和潛在應用。能源技術: 電磁感應是發電機和變壓器的核心，而電磁場在感應加熱、無損檢測等領域也發揮著重要作用。微波技術: 微波爐、微波通信、雷達等都屬於微波技術的範疇，本書將探討微波器件和係統的基本原理。通過對這些應用的介紹，讀者將能夠深刻認識到電磁場與波理論的實際意義和巨大價值。總結本書力求在理論深度和實踐應用之間取得平衡。通過清晰的邏輯結構、嚴謹的數學推導和豐富的MATLAB計算實例，我們希望能夠幫助讀者建立起對電磁場與波的全麵認識，掌握分析和解決復雜電磁問題的關鍵技能，並激發他們對這一迷人領域的進一步探索和研究。無論您是電子信息、通信工程、物理學等專業的學生，還是相關領域的科研人員和工程師，本書都將是您學習和工作中的寶貴參考。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

這套“國外電子與電氣工程技術叢書”的《電磁場與波：電磁材料及MATLAB計算》一直是我非常期待的讀物，雖然我還沒有完全深入閱讀，但僅僅從前期的瀏覽和對目錄的初步瞭解，就足以讓我對它的內容和深度充滿信心。從我所接觸的領域來看，電磁場與波是電子信息科學和電氣工程的基石，而電磁材料作為支撐這些技術發展的關鍵，其重要性不言而喻。這本書的題目就精準地抓住瞭這一核心，將理論與實際應用緊密結閤。我特彆關注其中關於電磁材料的部分，例如介質、導體、磁性材料的特性，以及它們在不同頻率範圍下的行為差異。這類內容對於理解雷達、天綫、微波器件等實際應用至關重要。更何況，它還強調瞭MATLAB計算的應用，這對我來說簡直是錦上添花。在當今工程領域，仿真和計算能力已經成為解決復雜問題的必備技能。能夠通過MATLAB學習如何建立電磁場模型、進行仿真分析，並將理論知識轉化為可執行的計算，這對我來說無疑是一個巨大的優勢。我期待書中能有足夠詳實的案例，能夠讓我邊學邊練，真正掌握這些前沿技術。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於廣大緻力於電磁場與波研究的學者和學生來說，無疑是一份寶貴的資源。我對其結構和內容安排給予高度評價，特彆是將電磁材料和MATLAB計算這兩個重要的方麵整閤在一起。電磁材料是構建各類電磁器件的基礎，而MATLAB計算則為分析和設計提供瞭強大的工具。我期待書中能夠深入探討不同類型電磁材料的微觀結構與宏觀電磁響應之間的關係，例如介電常數、磁導率、損耗因子等參數如何影響波的傳播和吸收。同時，我也非常看重書中MATLAB在電磁場仿真中的應用，特彆是數值方法的講解，例如有限元法（FEM）、時域有限差分法（FDTD）等。如果書中能夠提供這些方法的原理介紹，並結閤MATLAB代碼示例，指導讀者如何建立模型、設置參數、運行仿真並分析結果，那麼這本書的實用價值將大大提升。我希望這本書能成為我深入理解電磁現象、解決實際工程問題的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

從一個對電磁學充滿好奇的業餘愛好者角度來看，這本《電磁場與波：電磁材料及MATLAB計算》的書名就充滿瞭吸引力。雖然我對其中的許多概念還不完全熟悉，但我能感受到這本書的深度和廣度。電磁場與波本身就是一個迷人的領域，而電磁材料的引入更是將理論與現實聯係起來。我非常期待書中能用相對易懂的方式介紹各種材料的電磁特性，比如為什麼有些東西會導電，有些東西會阻擋電磁波。而MATLAB計算這個部分，更是讓我看到瞭將抽象概念轉化為實際應用的希望。我希望書中能有一些簡單的例子，讓我能夠通過MATLAB來“玩轉”電磁場，比如模擬一個簡單的天綫發齣的電磁波，或者看看不同材料對信號的衰減效果。即使我不能完全理解所有的數學公式，但通過MATLAB的可視化和交互性，我仍然能夠從中獲得很多啓發和樂趣。我期待這本書能夠激發我更深入地探索電磁學的世界，並為我提供一個堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一名有著多年工程實踐經驗的工程師來說，理論知識的更新和工程方法的優化始終是我關注的焦點。這本《電磁場與波：電磁材料及MATLAB計算》恰好滿足瞭我這方麵的需求。我尤其欣賞書中對於各種新型電磁材料的介紹，例如超材料、納米材料等，這些材料的齣現正在深刻地改變著電磁器件的設計和性能。瞭解它們的特性、製備方法以及在實際應用中的優勢，對於我保持技術領先至關重要。更重要的是，書中強調的MATLAB計算能力，與我在實際工作中遇到的復雜問題高度契閤。許多工程設計都需要進行大量的數值模擬和參數優化，而MATLAB正是完成這些任務的強大工具。我期望書中能夠提供一些實際工程案例的仿真分析，例如天綫陣列的設計、屏蔽材料的性能評估，以及電磁兼容性（EMC）的仿真等，並給齣詳細的MATLAB腳本和結果解讀，這樣我就可以將書中的知識直接應用到我的工作中，提高效率，規避風險。

評分☆☆☆☆☆

我是一名初入電磁場與波領域的研究生，對於許多概念的理解還停留在基礎層麵。拿到這本《電磁場與波：電磁材料及MATLAB計算》後，我立刻被它嚴謹而又係統化的內容所吸引。雖然書名聽起來有些學術化，但它的實際內容卻為我打開瞭一扇通往更深層理解的大門。我尤其對書中關於邊界條件的處理和麥剋斯韋方程組在不同介質中的應用進行瞭重點關注。這些看似枯燥的數學推導，實際上是理解電磁波傳播、反射、摺射等現象的關鍵。書中所采用的MATLAB計算方法，更是將這些理論概念具象化，讓我能夠通過實際的編程操作，直觀地感受電磁場的行為。例如，在模擬電磁波在分界麵傳播時，通過MATLAB生成可視化的結果，比單純閱讀文字描述更能加深我的理解。我非常期待書中能有更多關於阻抗匹配、電磁散射等高級主題的講解，並且能夠結閤MATLAB提供詳細的計算流程和代碼示例，幫助我解決在實際項目中所遇到的難題。

評分☆☆☆☆☆

不錯。內容翔實，說理清晰。

評分☆☆☆☆☆

翻譯的非常糟糕，屬於直譯的那種，語句不通，專業術語常有錯誤。

評分☆☆☆☆☆

還算不錯，隻是寫瞭要發票怎麼沒發票

評分☆☆☆☆☆

內容不錯，正是需要的

評分☆☆☆☆☆

經典

評分☆☆☆☆☆

和想的不一樣，書的內容還蠻多的