工程電磁場(chǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用 第2版
定 價(jià):39.8 元
叢書(shū)名:普通高等教育電氣工程與自動(dòng)化類(lèi)“十三五”規(guī)劃教材
- 作者:劉淑琴
- 出版時(shí)間:2019/8/1
- ISBN:9787111625803
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi):O441.4
- 頁(yè)碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開(kāi)本:16開(kāi)
本書(shū)為普通高等教育電氣工程與自動(dòng)化類(lèi)“十三五”規(guī)劃教材。
本書(shū)在闡述電磁場(chǎng)基本理論的基礎(chǔ)上,闡明電磁理論對(duì)高新技術(shù)發(fā)展的作用,重點(diǎn)放在電磁場(chǎng)工程問(wèn)題的提出和應(yīng)用電磁場(chǎng)分析計(jì)算去解決實(shí)際問(wèn)題。全書(shū)共分九章:電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)、靜電場(chǎng)、恒定電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)、時(shí)變電磁場(chǎng)與電磁波、準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)、平面電磁波、電磁場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算法和工程電磁場(chǎng)應(yīng)用新技術(shù)(磁懸浮、電磁兼容等)。本書(shū)還結(jié)合每章的內(nèi)容編寫(xiě)了大量來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)、實(shí)用技術(shù)等方面的例題、習(xí)題和應(yīng)用實(shí)例。
本書(shū)可作為高等院校電氣工程及其自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)的本科及研究生教材和有關(guān)工程人員的參考用書(shū)。
第2版前言
本書(shū)第2版主要是重新編寫(xiě)了第8章電磁場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算法和第9章工程電磁場(chǎng)應(yīng)用新技術(shù)這兩章,加強(qiáng)了應(yīng)用部分的內(nèi)容。
本書(shū)的前7章主要講述電磁場(chǎng)的基礎(chǔ)理論。
作為重點(diǎn)介紹的第8章電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算法是基于工程電磁場(chǎng)分析研究的需要。我們知道,電磁場(chǎng)的解析解能夠直接揭示函數(shù)的變化規(guī)律,能夠用顯式表達(dá)變量之間的依賴(lài)關(guān)系,不存在數(shù)值不穩(wěn)定的問(wèn)題,具有可被人重復(fù)導(dǎo)出,計(jì)算精度高等特點(diǎn)。但是,三維介質(zhì)中的解析解僅局限于特殊的、簡(jiǎn)單的變量條件,缺乏普適性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,多種電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法不斷涌現(xiàn),并得到廣泛的工程應(yīng)用。相對(duì)于解析法而言,數(shù)值計(jì)算方法受邊界形狀的約束大為減少,可以解決各種類(lèi)型的復(fù)雜問(wèn)題。本書(shū)在數(shù)值計(jì)算方法中重點(diǎn)介紹了有限元法。當(dāng)然,每種單一的數(shù)值計(jì)算方法也是有其局限性的,多種方法應(yīng)取長(zhǎng)補(bǔ)短。與本書(shū)其他各章結(jié)構(gòu)相同,在第8章的81節(jié)介紹了“馮康與中國(guó)有限元法”引出本章內(nèi)容。第9章工程電磁場(chǎng)應(yīng)用新技術(shù)主要介紹了磁懸浮、電磁輻射生物效應(yīng)、電磁兼容等被人們廣泛關(guān)注的幾項(xiàng)新技術(shù)。
參加本次修訂工作的有劉淑琴、陳帝伊、代燕杰、胡文靜,劉淑琴擔(dān)任主編。
為完成本次修訂,研究生趙思鵬、顧霆和劉成鵬做了大量收集、整理資料的工作,在此一并致以誠(chéng)摯的謝意!
電與磁的發(fā)展、電磁場(chǎng)的工程應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展日新月異,書(shū)中不夠完善之處在所難免,乃至或有缺點(diǎn)錯(cuò)誤,敬請(qǐng)使用本書(shū)的師生和其他讀者批評(píng)指正。
作者
第1版前言
電磁場(chǎng)是高等學(xué)校工科電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展,電磁場(chǎng)理論和技術(shù)的研究已經(jīng)滲透到醫(yī)療、生物、天文、地理等眾多的領(lǐng)域,這也為電磁場(chǎng)學(xué)科的發(fā)展和應(yīng)用提供了更為廣闊的空間。例如將電磁場(chǎng)分析計(jì)算應(yīng)用到磁懸浮技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,可得到多項(xiàng)指標(biāo)的提升。為了使學(xué)生能夠了解電磁場(chǎng)理論的應(yīng)用和前沿知識(shí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高他們應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,我們編寫(xiě)的《工程電磁場(chǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》一書(shū)在系統(tǒng)闡述電磁場(chǎng)基本理論的基礎(chǔ)上,通過(guò)已成功用于工程實(shí)際中的技術(shù)成果,介紹電磁場(chǎng)工程問(wèn)題的提出和應(yīng)用電磁場(chǎng)理論分析計(jì)算解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。
本書(shū)的編寫(xiě)特點(diǎn)如下:首先,介紹電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ),幫助學(xué)生在盡量不借助數(shù)學(xué)參考文獻(xiàn)的情況下學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容。其次,按傳統(tǒng)體系逐一講述靜電場(chǎng)、恒定電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)、動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)與電磁波、準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)、平面電磁波、計(jì)算機(jī)輔助分析及工程電磁場(chǎng)應(yīng)用新技術(shù)。本著由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由淺入深、由特殊規(guī)律到普遍規(guī)律的順序,使學(xué)生逐步加深對(duì)電磁場(chǎng)理論及工程應(yīng)用的了解。再次,為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,每一章開(kāi)始都介紹和本章內(nèi)容相關(guān)的電磁場(chǎng)發(fā)展史上的科學(xué)故事,內(nèi)容涉及相關(guān)科學(xué)家的科學(xué)實(shí)驗(yàn)、主要貢獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)電磁學(xué)規(guī)律的過(guò)程等。希望學(xué)生通過(guò)對(duì)電磁場(chǎng)學(xué)科背景知識(shí)的了解,提高興趣,鞏固知識(shí)。最后,在每一章闡述經(jīng)典理論之后,都相應(yīng)介紹幾個(gè)與之相關(guān)的工程應(yīng)用實(shí)例,希望這部分內(nèi)容能幫助學(xué)生提高應(yīng)用電磁場(chǎng)理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力。另外,每章最后都附有英文科技前沿,介紹電磁場(chǎng)及工程技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)向,開(kāi)闊學(xué)生眼界,擴(kuò)大知識(shí)面,為激勵(lì)創(chuàng)新提供思路。
參加本書(shū)編寫(xiě)的有劉淑琴、陳帝伊、代燕杰、胡文靜,由劉淑琴擔(dān)任主編。編寫(xiě)過(guò)程中得到了譚震宇教授的關(guān)心與支持,碩士生趙聞、楊洪濤對(duì)書(shū)中的圖進(jìn)行了整理,在此一并致以衷心的感謝。
本書(shū)可作為電氣工程、自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)本科及相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生的教材和有關(guān)工程人員的參考用書(shū)。
書(shū)中難免存在不足之處,敬請(qǐng)使用本書(shū)的師生和其他讀者批評(píng)指正。
作者
序
第2版前言
第1版前言
第1章電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)1
11電磁場(chǎng)基本物理量1
111電荷密度與電流密度1
112電場(chǎng)強(qiáng)度2
113磁感應(yīng)強(qiáng)度3
12矢量分析3
121矢量代數(shù)4
122坐標(biāo)系統(tǒng)5
123矢量積分8
13場(chǎng)論基礎(chǔ)8
131場(chǎng)的基本概念9
132標(biāo)量場(chǎng)的梯度9
133矢量場(chǎng)的散度和散度定理11
134矢量場(chǎng)的旋度和斯托克斯定理12
135格林定理和亥姆霍茲定理14
136場(chǎng)的分類(lèi)16
第2章靜電場(chǎng)18
21電磁學(xué)歷史上第一個(gè)定量定律——
庫(kù)侖定律18
22真空中的靜電場(chǎng)19
221庫(kù)侖定律19
222電場(chǎng)強(qiáng)度20
223靜電場(chǎng)的環(huán)路定理和電位21
224真空中的高斯通量定理24
23電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)24
231靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體24
232靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)25
233電介質(zhì)中的高斯通量定理26
24靜電場(chǎng)的基本方程及分界面上的銜接
條件28
241靜電場(chǎng)的基本方程28
242分界面上的銜接條件29
25靜電場(chǎng)的邊值問(wèn)題及唯一性定理30
251靜電場(chǎng)的邊值問(wèn)題30
252唯一性定理32
26邊值問(wèn)題的解法33
261分離變量法33
262鏡像法和電軸法37
27電容和部分電容44
271電容44
272部分電容45
273靜電屏蔽48
28靜電場(chǎng)的能量和力48
281帶電體系統(tǒng)中的靜電場(chǎng)能量49
282靜電場(chǎng)能量分布及其密度49
283靜電力51
29工程應(yīng)用實(shí)例52
291架空地線(xiàn)的防雷作用52
292換位三相輸電線(xiàn)的每相工作
電容53
293靜電發(fā)電機(jī)55
210本章小結(jié)56
211習(xí)題58
212科技前沿60
第3章恒定電場(chǎng)61
31從電氣研究的熱潮到焦耳定律的
建立61
32恒定電場(chǎng)的基本方程62
321電源與恒定電場(chǎng)62
322歐姆定律和焦耳定律的微分
形式63
323恒定電場(chǎng)基本方程及分界面上的
銜接條件64
33恒定電場(chǎng)的邊值問(wèn)題66
34靜電比擬67
35電導(dǎo)與接地電阻68
351電導(dǎo)68
352多電極系統(tǒng)的部分電導(dǎo)69
353接地電阻70
354跨步電壓72
36工程應(yīng)用實(shí)例73
361電法勘探73
362普通電阻率法測(cè)井75
37本章小結(jié)76
38習(xí)題77
39科技前沿79
第4章靜磁場(chǎng)80
Ⅹ工程電磁場(chǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用第2版目錄Ⅸ41從奧斯特揭示電與磁的聯(lián)系到安培
環(huán)路定理的建立80
42靜磁場(chǎng)的基本方程81
421安培力定律81
422磁感應(yīng)強(qiáng)度82
423磁場(chǎng)的高斯定理83
424媒質(zhì)的磁化84
425一般形式的安培環(huán)路定理86
426靜磁場(chǎng)的基本方程88
43 靜磁場(chǎng)的邊界條件88
44邊界問(wèn)題的解法90
45矢量磁位及其邊值問(wèn)題91
451矢量磁位91
452矢量磁位的邊值問(wèn)題93
46標(biāo)量磁位94
47電感和電感器96
48靜磁場(chǎng)的能量和力97
481用場(chǎng)量表示靜磁能98
482用磁場(chǎng)儲(chǔ)能表示力100
483靜磁力101
49磁路102
410工程應(yīng)用實(shí)例105
4101三相輸電線(xiàn)的每相等效電感105
4102電力電纜路徑的探測(cè)106
4103電磁炮107
4104磁力礦物分選108
4105磁流體發(fā)電機(jī)110
411本章小結(jié)110
412習(xí)題113
413科技前沿115
第5章時(shí)變電磁場(chǎng)與電磁波116
51電磁場(chǎng)理論的集大成——麥克斯韋
方程組116
511法拉第與電磁感應(yīng)定律116
512麥克斯韋理論117
52法拉第電磁感應(yīng)定律118
521時(shí)變磁場(chǎng)中的靜止回路119
522靜磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體119
523時(shí)變磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)回路119
53全電流定律120
54麥克斯韋方程組122
55時(shí)變場(chǎng)的邊界條件124
551不同媒質(zhì)分界面上的銜接條件124
552兩種無(wú)損耗、線(xiàn)性媒質(zhì)之間的
分界面126
553電媒質(zhì)與理想導(dǎo)體之間的
分界面126
56動(dòng)態(tài)位及其波動(dòng)方程126
561動(dòng)態(tài)位的定義126
562達(dá)朗貝爾方程127
563達(dá)朗貝爾方程的解128
57坡印亭定理與坡印亭矢量130
571坡印亭定理130
572坡印亭矢量131
58正弦電磁場(chǎng)132
59工程應(yīng)用實(shí)例——核磁共振效應(yīng)135
510本章小結(jié)137
511習(xí)題138
512科技前沿140
第6章準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)141
61麥克斯韋的革命——引導(dǎo)現(xiàn)代物理時(shí)代
的到來(lái)141
62電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)142
621電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)142
622磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)143
63導(dǎo)電媒質(zhì)中自由電荷的弛豫過(guò)程144
631電荷在均勻?qū)щ娒劫|(zhì)中的弛豫
過(guò)程144
632電荷在分塊均勻?qū)щ娒劫|(zhì)中的
弛豫過(guò)程145
64趨膚效應(yīng)與鄰近效應(yīng)147
641電磁場(chǎng)的擴(kuò)散方程147
642趨膚效應(yīng)與透入深度148
643鄰近效應(yīng)150
65渦流及其損耗151
66電路定律與交流阻抗153
67工程應(yīng)用實(shí)例155
671電渦流傳感器155
672無(wú)損探傷156
673變壓器和自耦變壓器157
68本章小結(jié)160
69習(xí)題161
610科技前沿162
第7章平面電磁波163
71赫茲的實(shí)驗(yàn)與麥克斯韋理論163
72自由空間中的平面波164
721一般波動(dòng)方程164
722平面電磁波165
73導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面波167
731低損耗媒質(zhì)中的平面波168
732良導(dǎo)體中的平面波169
74平面波的反射與折射170
75導(dǎo)行電磁波和波導(dǎo)173
751導(dǎo)行電磁波的分類(lèi)173
752電磁波在波導(dǎo)中的傳播特性175
753矩形金屬波導(dǎo)176
754諧振腔178
76工程應(yīng)用實(shí)例181
761移動(dòng)通信技術(shù)181
762電磁波測(cè)距183
77本章小結(jié)185
78習(xí)題186
79科技前沿187
第8章電磁場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算法189
81馮康與中國(guó)有限元法189
82電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算常用方法190
821有限元法190
822有限差分法195
823邊界元法199
83電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算軟件200
84二維電磁場(chǎng)和三維電磁場(chǎng)分析算例202
841使用FEMM 軟件進(jìn)行電磁場(chǎng)
分析202
842使用ANSYS MAXWELL軟件進(jìn)行
電磁場(chǎng)分析203
843使用SIMULATION MECHANICAL
軟件進(jìn)行電場(chǎng)分析206
85習(xí)題208
86科技前沿208
第9章工程電磁場(chǎng)應(yīng)用新技術(shù)210
91洛倫茲把經(jīng)典電磁理論推向了最后的
高峰210
92磁懸浮技術(shù)212
921磁力和磁懸浮212
922磁懸浮原理及分類(lèi)212
923電磁懸浮軸承的電磁場(chǎng)分析213
924磁懸浮人工心臟泵中的電磁場(chǎng)
分析217
925磁懸浮列車(chē)中的電磁系統(tǒng)220
93電磁輻射生物效應(yīng)機(jī)理研究中的計(jì)算
電磁學(xué)方法223
931電磁場(chǎng)與電磁輻射223
932電磁輻射生物效應(yīng)機(jī)理研究中的
計(jì)算電磁學(xué)方法226
933應(yīng)用時(shí)域有限差分法計(jì)算電磁輻射
在生物組織中的比吸收率227
94電磁兼容技術(shù)228
941電磁兼容的基本概念及其發(fā)展228
942電磁干擾源及電磁干擾的傳播229
943電磁干擾抑制231
944電磁兼容測(cè)試技術(shù)232
945電磁兼容的應(yīng)用233
95科技前沿236
附錄238
附錄A電磁量及其國(guó)際制單位238
附錄B一些常用材料的基本常量241
參考文獻(xiàn)243