應(yīng)用電磁學(xué)基礎(chǔ)(原書第8版) [美]法瓦茲·T. 烏拉比
定 價:149 元
叢書名:信息技術(shù)經(jīng)典譯叢
- 作者:[美]法瓦茲·T. 烏拉比(Fawwaz T. Ulaby) [美]翁貝托·拉瓦利(Umberto Ravaioli)
- 出版時間:2024/1/1
- ISBN:9787111741107
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:O441
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書涵蓋了經(jīng)典電磁場理論,填補(bǔ)了電路和電磁學(xué)材料之間的空白。本書以傳輸線內(nèi)容開始,引導(dǎo)學(xué)生從熟悉的概念進(jìn)入更高級的主題和應(yīng)用。第8版保留了對學(xué)生友好的動手仿真模塊,有助于學(xué)生加深對電磁概念和應(yīng)用的理解。
本書提供了47個基于網(wǎng)絡(luò)的仿真模塊,讀者可在配套網(wǎng)站以交互的方式分析和設(shè)計傳輸線電路,生成由電荷和電流產(chǎn)生的電場和磁場的空間圖形。本書還給出了17個技術(shù)簡介,將電磁學(xué)理論與工程應(yīng)用緊密結(jié)合,幫助讀者深入理解電磁學(xué)的概念和應(yīng)用。
前 言
本書在上一版核心內(nèi)容和風(fēng)格的基礎(chǔ)上修訂,旨在幫助讀者深入理解電磁概念和應(yīng)用。書中的47個基于網(wǎng)絡(luò)的仿真模塊
可以在本書的網(wǎng)站em8e.eecs.umich.edu找到互動模塊和技術(shù)簡介。
可供讀者以交互的方式分析和設(shè)計傳輸線電路,生成由電荷和電流產(chǎn)生的電場和磁場的空間圖形,利用二維和三維可視化圖形顯示空間函數(shù)的梯度、散度和旋度,觀察平面波在無耗和有耗媒質(zhì)中傳播的時間和空間波形,計算和顯示矩形波導(dǎo)中的場分布,產(chǎn)生線天線和拋物面天線的輻射方向圖。
此外,本書通過新增加圖表,以及擴(kuò)展技術(shù)簡介的主題范圍,在電磁學(xué)基礎(chǔ)與工程應(yīng)用之間建立了更多的橋梁。另外,增加和更新了習(xí)題。
內(nèi)容介紹
本書第1章介紹電磁學(xué)(EM)基礎(chǔ)知識。一般情況下,讀者在學(xué)習(xí)電磁學(xué)之前,都要學(xué)習(xí)電路知識,需要熟悉電路分析、歐姆定律、基爾霍夫電流定律和電壓定律,以及相關(guān)的內(nèi)容。
第2章介紹傳輸線,讀者可以使用已經(jīng)熟悉的概念來學(xué)習(xí)波的運(yùn)動、功率的反射和傳輸、相量、阻抗匹配,以及在導(dǎo)波結(jié)構(gòu)中波傳播的許多性質(zhì)。所有這些新學(xué)習(xí)的概念都將在以后(在第7章~第9章)被證明是非常有價值的,并將有助于學(xué)習(xí)平面波如何在自由空間和媒質(zhì)中傳播。
第3章~第5章,涵蓋矢量分析、靜電學(xué)和靜磁學(xué)。其中第4章的靜電學(xué)從時變麥克斯韋方程組開始,然后研究靜電學(xué)和靜磁學(xué)。這些章節(jié)將給讀者提供一個總體框架,并展示為什么靜電學(xué)和靜磁學(xué)是更一般的時變電磁場的特殊情況。
第6章討論時變場,是第7章~第9章的鋪墊。第7章涵蓋平面波在介質(zhì)中的傳播,第8章涵蓋不連續(xù)邊界處的反射和透射,并介紹光纖、波導(dǎo)和諧振器,第9章介紹了導(dǎo)線中電流的輻射原理(如偶極子的輻射),以及孔徑輻射原理(如喇叭天線或被光源照射的不透明屏幕上的空隙的輻射)。
為了讓讀者了解電磁學(xué)在當(dāng)今技術(shù)社會中的廣泛應(yīng)用,第10章以兩個系統(tǒng)——衛(wèi)星通信系統(tǒng)和雷達(dá)傳感器的示例作為本書的結(jié)尾。
致讀者
讀者可將本書基于網(wǎng)絡(luò)的交互模塊與書中的資料結(jié)合起來使用。交互模塊使用中,電子顯示屏的多功能窗口中有“幫助”按鈕,在需要時可為使用者提供指導(dǎo)。本書配套網(wǎng)站上的視頻動畫展示了場和波在時間和空間中的傳播過程、天線陣列的波束進(jìn)行電子掃描的過程,以及在變化磁場下的電路中產(chǎn)生電流的過程。這些都是有用的自學(xué)資源。讀者可以在本書的配套網(wǎng)站em8e.eecs.umich.edu上找到它們,并使用它們!
本書的配套網(wǎng)站
在整本書中,我們使用符號來表示本書的配套網(wǎng)站 em8e.eecs.umich.edu,該網(wǎng)站包含了豐富的信息和大量有用的工具。
法瓦茲·T. 烏拉比(Fawwaz T. Ulaby) 美國密歇根大學(xué)電子工程和計算機(jī)科學(xué)學(xué)院的
教授、美國工程院院士、美國國家航空航天局(NASA)資助的空間太赫茲技術(shù)中心創(chuàng)始主任,
在1999~2005年擔(dān)任密歇根大學(xué)研究副校長。他獲得過許多大學(xué)、政府機(jī)構(gòu)和科學(xué)組織的榮譽(yù)
和獎項(xiàng),其中包括NASA成就獎(1990年)、IEEE千年獎?wù)拢?000年)、NASA和美國內(nèi)政部
的聯(lián)合表彰(2002年)等。他還被授予IEEE愛迪生獎?wù),這是美國電氣和電子工程領(lǐng)域歷史最
悠久的獎?wù)隆?
目 錄
譯者序
前言
技術(shù)簡介列表
模塊列表
第1章 電磁學(xué)基礎(chǔ)1
1.1 歷史時間軸2
1.1.1 經(jīng)典電磁學(xué)2
1.1.2 現(xiàn)代電磁學(xué)5
1.2 量、單位和符號10
1.3 電磁學(xué)的本質(zhì)10
1.3.1 萬有引力10
1.3.2 電場11
1.3.3 磁場13
1.3.4 靜態(tài)場和動態(tài)場14
1.4 行波19
1.4.1 無耗媒質(zhì)中的正弦波20
1.4.2 有耗媒質(zhì)中的正弦波24
1.5 電磁頻譜26
1.6 復(fù)數(shù)回顧28
1.7 相量回顧32
1.7.1 求解過程32
1.7.2 相量域中的行波35
習(xí)題36
第2章 傳輸線38
2.1 概述38
2.1.1 波長的作用38
2.1.2 傳輸模式40
2.2 集總元件模型41
2.3 傳輸線方程44
2.4 波在傳輸線上的傳播45
2.4.1 相量域的解46
2.4.2 v(z,t)的時域解48
2.4.3 i(z,t)的時域解48
2.5 無耗微帶線49
2.5.1 有效相對介電常數(shù)50
2.5.2 特性阻抗50
2.5.3 設(shè)計過程51
2.6 無耗傳輸線:概述52
2.6.1 電壓反射系數(shù)54
2.6.2 駐波56
2.7 無耗傳輸線的波阻抗61
2.8 無耗傳輸線的特殊情況63
2.8.1 短路線63
2.8.2 開路線65
2.8.3 短路/開路技術(shù)的應(yīng)用65
2.8.4 l=nλ/2的傳輸線67
2.8.5 四分之一波長變換器67
2.8.6 匹配傳輸線:ZL=Z067
2.9 無耗傳輸線上的功率流70
2.9.1 瞬時功率71
2.9.2 時間平均功率71
2.10 史密斯圓圖73
2.10.1 參數(shù)方程73
2.10.2 SWR圓76
2.10.3 波阻抗77
2.10.4 SWR與電壓最大值和
最小值78
2.10.5 阻抗到導(dǎo)納的轉(zhuǎn)換80
2.11 阻抗匹配84
2.11.1 集總元件匹配86
2.11.2 單支節(jié)匹配88
2.12 傳輸線上的瞬態(tài)現(xiàn)象94
2.12.1 階躍函數(shù)的瞬態(tài)響應(yīng)94
2.12.2 反彈圖97
習(xí)題102
第3章 矢量分析109
3.1 矢量代數(shù)的基本定律109
3.1.1 矢量相等110
3.1.2 矢量加法和減法110
3.1.3 位置矢量和距離矢量111
3.1.4 矢量乘法111
3.1.5 標(biāo)量三重積和矢量三重積114
3.2 正交坐標(biāo)系115
3.2.1 直角坐標(biāo)系115
3.2.2 圓柱坐標(biāo)系116
3.2.3 球坐標(biāo)系119
3.3 坐標(biāo)系之間的變換121
3.3.1 直角坐標(biāo)系到圓柱坐標(biāo)系的
變換121
3.3.2 直角坐標(biāo)系到球坐標(biāo)系的
變換123
3.3.3 圓柱坐標(biāo)系到球坐標(biāo)系的
變換124
3.3.4 兩點(diǎn)之間的距離124
3.4 標(biāo)量場的梯度125
3.4.1 圓柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系中的
梯度算子126
3.4.2 梯度算子的性質(zhì)127
3.5 矢量場的散度130
3.6 矢量場的旋度134
3.6.1 涉及旋度的矢量恒等式135
3.6.2 斯托克斯定理135
3.7 拉普拉斯算子139
習(xí)題139
第4章 靜電學(xué)145
4.1 麥克斯韋方程組145
4.2 電荷和電流分布146
4.2.1 電荷密度146
4.2.2 電流密度147
4.3 庫侖定律148
4.3.1 多個點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場149
4.3.2 分布電荷產(chǎn)生的電場150
4.4 高斯定律152
4.5 標(biāo)量電位155
4.5.1 電位作為電場的函數(shù)155
4.5.2 點(diǎn)電荷的電位158
4.5.3 連續(xù)分布電荷的電位158
4.5.4 電場作為電位的函數(shù)158
4.5.5 泊松方程160
4.6 導(dǎo)體162
4.6.1 漂移速度163
4.6.2 電阻165
4.6.3 焦耳定律166
4.7 電介質(zhì)170
4.7.1 極化場170
4.7.2 介質(zhì)擊穿171
4.8 電邊界條件172
4.8.1 電介質(zhì)導(dǎo)體邊界175