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应用电磁学基础(第6版)
作者:Fawwaz T. Ulaby Eric Michielssen Umberto Ravaioli 著 邵小桃 郭勇 崔勇 李一玫 译
定价:89元
印次:1-2
ISBN:9787302388722
出版日期:2016.01.01
印刷日期:2017.01.03
本书是根据美国密歇根大学教授Fawwaz Ulaby主编的Fundamentals of Applied Electromagnetics,6E翻译而成的。 Fawwaz Ulaby是密歇根大学电子工程和计算机科学学院的Arthur Thurnau教授、美国工程院院士和IEEE Thomas Edison奖章获得者。Ulaby教授有四十余年丰富的教学经验,本书是他的经典著作,于1997年出版第1版。本书已经被美国几十所大学的电气工程系作为教材。 全书共10章。适用于两个学期6学分的教学,或者1个学期4学分的教学。第1章导论,回顾了复数和相量分析; 第2章介绍了电路和电磁学之间的天然桥梁——传输线的内容; 第3章矢量分析是本书的数学基础; 第4章由时变场的麦克斯韦方程组出发,将静电学和静磁学作为特例,分别在第4、第5章进行了讨论; 第6章介绍了时变场的理论基础,并为第7~第9章的学习做好准备; 第7、第8章分别分析了平面波在电介质和导电媒质中的传播,以及平面波在不同媒质分界面上的反射和透射特性,并且介绍了光纤、波导和谐振腔的传输特性; 第9章论述了导线中电流辐射的原理,如偶极子天线以及孔径天线的辐射等; 第10章概述了卫星通信和雷达传感两个系统实例,让学生领略电磁学的具体应用。 本书第6版延续了之前版本的核心内容和写作风格,并引入了新的设计,本版的新增内容包括: (1) 42个CD交互仿真模块。允许学生以交互方式分析和设计传输线电路; 生成由电荷和电流产生的电场和磁场的空间分布图案; 将空间函数的散度、梯度和旋度展现在可视化的二维和三维空间; 观察在无耗和有耗媒质中传播的平面波的时间和空间波形; 计算和显示矩形波导中场的分布; 生成线形天线和抛物面天线的辐射模式等。 (2) 新增或更新的科技摘要。17个精心挑选的科技摘要涉及LED照明、太阳能电池、微波炉、电磁除癌器、X射线计算机断层扫描、超级电容器电池、电阻传感器、电容传感器、激光、条形码阅读器等前沿内容。 (3) 书中插图和图表色彩丰富、完整精美,更好地传达了核心概念及内容。 (4) 增加或更新了各个章节的习题,以加强学生对电磁场理论及应用的理解和掌握。 (5) 更新了有关的参考文献。 “应用电磁学基础”是电气电子、信息以及计算机工程专业最重要的基础课程之一。本书内容简洁明晰,对概念原理的论述非常清楚,分析深入浅出,CD交互仿真模块的可操作性强,科技摘要新颖前沿。本书可作为高等院校电气电子、通信、计算机和相关专业本科生的专业基础教材,也可作为电气电子、通信领域有关学科教师、工程技术人员的重要参考书。
more >基本物理常数 常数符号取值 真空中的光速c2.998×108≈ 3×108m/s 重力常数G6.67×10-11 N·m2/kg2 玻尔兹曼常数K1.38×10-23 J/K 基本电荷e1.60×10-19C 自由空间介电常数ε08.85×10-12≈136π×10-9F/m 自由空间磁导率μ04π×10-7H/m 电子质量me9.11×10-31 kg 质子质量mp1.67×10-27 kg 普朗克常数h6.63×10-34 J·s 自由空间本征阻抗η0376.7≈120πΩ 麦克斯韦方程组 高斯定律·D=ρv 法拉第定律×E=-Bt 磁场高斯定律·B=0 安培环路定律×H=J+Dt 表示倍数和约数的词头 词头符号数量级词头符号数量级 艾(exa)E1018毫(milli)m10-3 拍(peta)P1015微(micro)μ10-6 太(tera)T1012纳(nano)n10-9 吉(giga)G109皮(pico)p10-12 兆(mega)M106飞(femto)f10-15 千(kilo)k103阿(atto)a10-18 有用的矢量恒等式 A·B=ABcosθAB标量积(或点积) A×B=n^ABsinθAB矢量积(或叉积),其中n^垂直于包含A和B的平面 A·(B×C)=B·(C×A)=C·(A×B) A×(B×C)=B(A·C)-C(A×B) (U+V)=U+V (UV)=UV+VU ·(A+B)=·A+·B ·(UA)=U·A+A·U ×(UA)=U×A+U×A ×(A+B)=×A+×B ·(A×B)=B·(×A)-A·(×B) ·(×A)=0 ×V=0 ·V=2V ××A=(·A)-2A ∫V(·A)dv=∮SA·ds散度定理(S包围v) ∫S(×A)·ds=∮CA·dl斯托克斯定理(S由C界定) 在本书的草稿阶段,我曾要求每位学生就他/她对电磁学在科学、技术和社会中作用的理解做出简短的论述。这里,我选择了Schaldenbrand先生的观点,内容如下: “电磁学的贡献不止于科学。由于先进的通信,我们对其他国家和民族的理解呈指数增长。这种理解已经引领并将继续引领各国政府为世界和平而共同努力。我们对不同文化的认识越多,就越能够接受这些文化。全球化的亲密关系终将形成,与之而来的是和谐共处。理解是第一步,而通信是手段。电磁学掌握着通信的钥匙,因此,电磁学不仅对科学发展而言是重要的学科,对人类社会的进步也是如此。” Mike Schaldenbrand, 1994密歇根大学 第6版前言 第6版的《应用电磁学基础》延续了之前版本的核心内容和写作风格,同时引入了新的设计,以帮助学生获得对电磁学概念和应用的更深入的理解。其中最突出的是一组42个CD仿真模块,允许用户以交互方式分析和设计传输线电路; 生成由电荷和电流产生的电场和磁场的空间分布图案; 将空间函数的散度、梯度和旋度操作在二维和三维空间可视化; 观察无耗和有耗媒质中传播的平面波时间和空间波形; 计算和显示矩形波导中场的分布; 生成线形天线和抛物面天线的辐射模式。这些是很有价值的学习工具: 我们鼓励学生使用这些工具,而且希望教师将其加入讲义材料和作业中去。 不仅如此,新版图书采用全彩打印,图表和插图可以更好地传达核心概念; 新版图书还扩展了科技摘要的主题范围,从而在电磁学基础及其工程和科学应用之间建立起更加广泛的联系。 归纳起来,本版的新增内容包括: 42个CD交互仿真模块; 新增的/更新的科技摘要; 全彩的图表和插图; 新增的/更新的章末习题; 更新的参考文献。 作为作者,在此书的出版过程中,我有幸与最出色的专业团队为伍: Richard Carnes、Leland Pierce、Janice Richards、Rose Kernan和Paul Mailhot。非常感谢他们的大力支持和辛勤付出。 我们在完成本书的工作过程中感到非常愉快,希望你们在学习的过程中同样愉快。 Fawwaz T.UlabyEric MichielssenUmberto Ravaioli 第5版前言节录 内容 本书的第一部分是三年级电子工程专业学生已经掌握的专业内容,目的是为本书讨论的电磁学知识做好铺垫。注册电磁学课程之前,学生通常已经选修过一门或多门电路课程,所以对电路分析、欧姆定律、基尔霍夫电流和电压定律以及相关的知识非常熟悉。传输线是电路和电磁学之间的天然桥梁。不需要处理矢量或场,学生们就可以利用已熟悉的概念去学习波动、能量的反射和传输、相量、阻抗匹配和导行结构中波的传播的众多性质。而所有这些新学习的概念对后面的学习非常重要(在第7~第9章),也会促进有关平面波在自由空间和媒质传播的学习。传输线的内容在第2章,在第1章会复习复数和相量分析。 本书的第二部分包含第3~第5章,包括矢量分析、静电学和静磁学。静电学这一章由时变的麦克斯韦方程组开始,然后将其特例化为静电学和静磁学,学生由此获得一个整体的框架,从而了解为什么静电学和静磁学是更一般的时变场的特例。 第6章处理时变场,并为第7~第9章做准备。第7章包括平面波在电介质和导电媒质中的传播; 第8章包括在媒质分界面上的反射和透射,并且介绍光纤、波导和谐振腔。 第9章介绍导线中的电流辐射原理,如偶极天线,也包括孔径的辐射,例如喇叭天线或光源照射的不透明屏幕上的一个缝隙。 为了让学生体会电磁学在当今技术社会中的广泛应用,第10章概述了两个系统的实例: 卫星通信和雷达传感。 本书的材料适用于2个学期6学分的教学,但也可以将其缩减为1个学期4学分的教学。下面的表提供了两种选择的大纲建议。 建议的教学大纲 两个学期的大纲 6个学分(每学期42个学时)一个学期的大纲 4个学分(56个学时) 章节学时节学时 1导论: 波和相量全部4全部4 2传输线全部1221~28和2118 3矢量分析全部8全部8 4静电学全部841~4106 5静磁学全部751~55和57~585 考试32 第一学期总学时42 6时变场的麦克斯韦方程组全部661~63和663 7平面波的传播全部771~74和766 续表 两个学期的大纲 6个学分(每学期42个学时)一个学期的大纲 4个学分(56个学时) 8波的反射与透射全部981~83和867 9辐射与天线全部1091~966 10卫星通信 系统及雷达传感器全部5无— 考试31 第二学期总学时40总学时56 剩余的学时 20 致学生 本书附带的交互式光盘专为你们而开发,请结合教材使用光盘。学生可以借助电子显示的多窗口特性设计交互式模块,帮助按钮可以引导学生解决问题。视频动画演示了场和波在时间和空间的传播行为,天线阵列的波束如何实现扫描,以及时变的磁场在电路中感应出电流的过程。光盘是很有用的自学资源,记得用它! 致谢 真诚感谢Roger DeRoo、Richard Carnes和Jim Ryan。非常感谢Roger DeRoo对多版的草稿仔细审阅。Richard Carnes无疑是我合作过的最出色的打字员; 他精通LATEX,且注重细节,使本书的排版清晰流畅。Jim Ryan的美工工作非常出色,他将我的粗糙草图熟练地转化成专业并且美观的绘图。我也要感谢几位研究生,他们阅读了草稿的部分或全部章节,或帮助我提供答案,他们是: Bryan Hauck, Yanni Kouskoulas,Paul Siqueira。 特别致谢审稿人,他们给出了宝贵的意见和建议,包括: 亚利桑那州立大学的Constantine Balanis、阿拉巴马大学的Harold Mott、马萨诸塞大学的David Pozar、布拉德利大学的S. N.Prasad of Bradley University、新墨西哥理工学院的Robert Bond、科罗拉多大学科罗拉多泉分校的Mark Robinson和伊利诺伊大学的Raj Mittra。我非常感激Prentice Hall员工付出的努力,非常感谢他们对本项目的精心呵护,使得本书得以顺利、及时地出版。我也要感谢Mr. Ralph Pescatore对草稿的编辑工作。 Fawwaz T.Ulaby 译者序 本书是根据美国密歇根大学教授Fawwaz Ulaby主编的Fundamentals of Applied Electromagnetics,6E翻译而成的。 Fawwaz Ulaby是密歇根大学电子工程和计算机科学学院的Arthur Thurnau教授、美国工程院院士和IEEE Thomas Edison奖章获得者。Ulaby教授有四十余年丰富的教学经验,本书是他的经典著作,于1997年出版第1版。本书已经被美国几十所大学的电气工程系作为教材。 全书共10章。适用于两个学期6学分的教学,或者1个学期4学分的教学。第1章导论,回顾了复数和相量分析; 第2章介绍了电路和电磁学之间的天然桥梁——传输线的内容; 第3章矢量分析是本书的数学基础; 第4章由时变场的麦克斯韦方程组出发,将静电学和静磁学作为特例,分别在第4、第5章进行了讨论; 第6章介绍了时变场的理论基础,并为第7~第9章的学习做好准备; 第7、第8章分别分析了平面波在电介质和导电媒质中的传播,以及平面波在不同媒质分界面上的反射和透射特性,并且介绍了光纤、波导和谐振腔的传输特性; 第9章论述了导线中电流辐射的原理,如偶极子天线以及孔径天线的辐射等; 第10章概述了卫星通信和雷达传感两个系统实例,让学生领略电磁学的具体应用。 本书第6版延续了之前版本的核心内容和写作风格,并引入了新的设计,本版的新增内容包括: (1) 42个CD交互仿真模块。允许学生以交互方式分析和设计传输线电路; 生成由电荷和电流产生的电场和磁场的空间分布图案; 将空间函数的散度、梯度和旋度展现在可视化的二维和三维空间; 观察在无耗和有耗媒质中传播的平面波的时间和空间波形; 计算和显示矩形波导中场的分布; 生成线形天线和抛物面天线的辐射模式等。 (2) 新增或更新的科技摘要。17个精心挑选的科技摘要涉及LED照明、太阳能电池、微波炉、电磁除癌器、X射线计算机断层扫描、超级电容器电池、电阻传感器、电容传感器、激光、条形码阅读器等前沿内容。 (3) 书中插图和图表色彩丰富、完整精美,更好地传达了核心概念及内容。 (4) 增加或更新了各个章节的习题,以加强学生对电磁场理论及应用的理解和掌握。 (5) 更新了有关的参考文献。 “应用电磁学基础”是电气电子、信息以及计算机工程专业最重要的基础课程之一。本书内容简洁明晰,对概念原理的论述非常清楚,分析深入浅出,CD交互仿真模块的可操作性强,科技摘要新颖前沿。本书可作为高等院校电气电子、通信、计算机和相关专业本科生的专业基础教材,也可作为电气电子、通信领域有关学科教师、工程技术人员的重要参考书。 本书第3、第6、第10章,附录A、B、C,索引由邵小桃翻译; 前言,第1、第5、第7章由郭勇翻译; 第2、第8、第9章由崔勇翻译; 第4章由李一玫翻译。邵小桃负责全书内容的审校和统稿。在此要特别感谢清华大学出版社对本书进行编辑、校对以及排版的人员,本书能够顺利出版,离不开各位的辛勤工作和大力支持。 由于译者水平有限,书中难免会出现不妥和疏漏,敬请各位读者和专家指正。 译者 2014年4月
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