工程电磁学基础(原书第6版)
作者 : Nannapaneni Narayana Rao
译者 : 周建华 游佰强
出版日期 : 2006-10-01
ISBN : 7-111-18684-2
定价 : 59.00元
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扩展信息
语种 : 简体中文
页数 : 513
开本 : 16开
原书名 : Elements of Engineering Electromagnetics (Sixth Edition)
原出版社: Prentice Hall
属性分类: 教材
包含CD :
绝版 :
图书简介

本书自1977年第1版出版以来,修订5次,是历史悠久、实践性很强的教材,曾被美国多所大学采用。最新的第6版增加了与新技术相关的内容,融入了现代电磁场数值分析、辐射和天线原理、通信用传输线、光电子的导波原理等前沿内容。

本书特点
  ●例题丰富,全书共108个例子。
  ●注重概念的实际应用,提供有关场概念的一些实际应用。
  ●结合实验,有关简单实验验证的描述非常适合课堂讲解。
  ●习题丰富,每一章包含各类练习题以及部分习题的答案。
  ●注重归纳总结,在每一节末尾汇总本节的关键字,在每一章末尾归纳本章的主要内容。

图书特色

图书前言

介绍有关工程电磁学方面内容的教材可以粗略地分为三类:
  1) 一学期制的教材,基于传统方法涵盖了静态电学和静态磁学,最后以麦克斯韦方程及其一些应用方面的讨论结束。
  2) 二学期制的教材,首先用一半或一半以上的篇幅涵盖了静态电学和静态磁学,剩余部分讨论与电磁波相关的一些内容。
  3)一或二学期制的教材,偏离传统分析方法,其偏离程度和主旨取决于作者。
  大部分的教材都可归于前两类,只有小部分教材(包括本书)属于第3类。这种对传统方法的偏离源自于本书第1版,就是一学期制的教材,其基本内容建立在时变场及其工程应用上。这就加强了本书对工程电磁学的一学期制学生的效用,同时使得计划上电磁学方面后续(选修的)课程的学生能够学到许多同样领域的概念,以及由传统分析方法提供的数学工具。
  在准备本书第2版时,对于第1版的主要修订是为一或二学期制的使用而扩展教材内容,以提高选用教材的灵活性,而保留了第1版的基本原理。这是由于大部分学校均开设了工程物理课程,作为各领域中第一门电气工程(Electrical Engineering,EE)课程的先决条件,使学生在此接受到电学和磁学传统分析方法的熏陶。接下来的版本通过结合技术发展,不断增添内容,进一步增强了教材的实用性,从而满足跟踪新兴技术的首要需求。例如,随着光子学(photonics)时代的到来,以及光子学与电子学(electronics)的交叉,已经向超出微波的领域扩展,而且进入到电磁频谱的光学领域方面的需求不断增加,这促进了第4版内容的丰富与变化。在第5版中,通过重新组织内容并增加主题,将各章或部分章节的内容与电磁实用技术联系起来,从而进一步偏离了传统的分析方法。
  对于电气工程与计算机工程专业,首要课程的主题的组织一直以来都是指导修订的重要因素,对于建立在此首要课程基础上的电气工程专业学生,后续还会有一门或更多门必修或选修课程。当为一学期课程写出第1版满足两种学生的需求时,主修电气工程的学生占很大比例,这种情形持续了许多年。直到最近几年,该比例发生很大变化,目前主修计算机工程的学生人数与主修电气工程的学生人数可相比拟,认识到这种发展,并为了使本书的预期用途比以往更明晰,本版将内容分成两大部分来进一步划分主题。
  第一部分“电气工程和计算机工程的必备基础”,由6章内容构成:
  第1章矢量和场。
  第2章积分形式的麦克斯韦方程。
  第3章微分形式的麦克斯韦方程及自由空间中的均匀平面波。
  第4章材料介质中的场与波。
  第5章电磁位和电路与系统概念。
  第6章数字电子技术的传输线基础。
  这些章节包含第5版的第1~8章中的基本内容,只是与第5版相比,其主题的构造和分析方法更趋向时变场。
  第二部分“必修/选修基础”,表示根据课程的需要来安排这部分内容是必修的还是选修的。ⅤⅠⅡⅢⅥⅦⅧⅨⅩ第二部分由下面5章构成:
  第7章通信用传输线。
  第8章电子学与光电子学的导波原理。
  第9章电子学与光子学概论。
  第10章辐射和天线原理。
  第11章几种求解方法。
  第7、8、9和10章内容分别与第5版中的第7、9、10和11章内容相同,只是在第7章中增加了有关有耗传输线的主题。第11章在第5版的第11章的基础上进行了扩展,除介绍4种数值方法外,还包括分离变量(separation of variable)的分析手段和场图绘制(field mapping)的几何方法。
  下面是一些有关本书思路的重要特征,从目录很明显可以看出:
  1刚开始时介绍矢量和场的基本概念,分静态和时变两种情况,随后根据需要引入矢量计算的概念。
  2接着描述电场和磁场的概念,然后介绍时变场的麦克斯韦方程(先以积分形式,再以微分形式)。
  3通过从无限大平面电流板求得均匀平面波的解来介绍波和与之相关联的概念,先在自由空间中讨论,然后在材料介质中讨论。
  4介绍电磁位能并涵盖与元器件、电路和系统有关的主题,以pn结和电路元器件开始,通过电场和磁场系统发展到与电磁系统有关的其他一些概念。
  5介绍传输线概念,并以循序渐进的方式展开传输线的时域分析(这部分内容对于数字电子技术是必要的),以电阻性负载开始到逻辑门之间的互联,最后以传输线上的串扰内容结束。
  6表述传输线的正弦稳态分析,由驻波、谐振、能量转换以及匹配等概念构成,重点强调计算机和图形求解方法。
  7逐步展开电子学和光电子学的导波原理,分析方法限于包括平行板金属波导和介质平板波导的一维波导。
  8介绍与电子学和光子学有关的几个概念,包括二维金属波导和光纤、由色散引起的脉冲展宽、干涉和衍射以及在各向异性介质中波的传播。
  9通过由矢量磁位求得赫兹振子的场全解来介绍辐射,然后逐步展开天线的基本概念。
  10介绍几种求解方法,主要包含有限差分法、边界元法、有限元法以及时域有限差分法的数值解法,而且还包括变量分离的分析方法和基于场图绘制的几何方法。
  和本书的前几版一样,本版采用了许多便于教学的辅助内容:
  (1)分布在整个教材中的例子;
  (2)有关场概念的实际应用和点缀在基本主题陈述之中的现象;
  (3)适合课堂介绍的有关简单实验验证的描述;
  (4)每一章的内容小结和复习思考题(Q);
  (5)在每一节末尾的练习题(D);
  (6)在每一节末尾的关键字(K);
  (7)在每一章末尾的复习题(R)和作业习题(P)。
  本书一共有108个例子、158个D习题、413个Q问题、422个P习题以及81个R习题,提供了40%的P习题的答案。
  在此希望表达我对伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校的60多位同仁的感谢,在本书出版后的26年间(1977年~2003年),他们一直在用本书的各个版本执教。还要感谢其他学校的众多使用者。如果没有我们系主任从我在1965年加入伊利诺伊大学以来提供给我的许多机会,这本书不可能得到改进,这些系主任包括已故的E.C.Jordan,还有G.W.Swenson、Jr.,E.W.Ernst、T.N.Trick、S.M.Kang以及R.E.Blahut。系里有许多人这些年来给予了很多支持,其中Sheryle Carpenter 和 Laurie Fisher 以令人钦佩的工作方式, 保证了在我从1987年担任系副主任期间办公室的平稳运作。几个版本的书稿打印都是由Kelly Collier迅速而熟练地完成的,与我的出版商Tom Robbins一起合作也一直很愉快,这种感觉从伊利诺伊ECE丛书初期阶段的努力工作,直到将本书作为丛书中的第一卷部分的制作过程。另外,为了我妻子Sarojini长期的理解和耐心,在此我向她深深地表示感激。
  N.Narayana Rao
  伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校

封底文字

本书自1977年第1版出版以来,修订5次,是历史悠久、实践性很强的教材,曾被美国多所大学采用。最新的第6版增加了与新技术相关的内容,融入了现代电磁场数值分析、辐射和天线原理、通信用传输线、光电子的导波原理等前沿内容。 本书特点 ●例题丰富,全书共108个例子。 ●注重概念的实际应用,提供有关场概念的一些实际应用。 ●结合实验,有关简单实验验证的描述非常适合课堂讲解。 ●习题丰富,每一章包含各类练习题以及部分习题的答案。 ●注重归纳总结,在每一节末尾汇总本节的关键字,在每一章末尾归纳本章的主要内容。

作者简介

Nannapaneni Narayana Rao:Nannapaneni Narayana Rao: 分别于1960年、1965年获得美国华盛顿大学电气工程专业的硕士和博士学位,现为美国伊利诺伊大学电气与计算机工程系教授、副系主任、IEEE(电气和电子工程师协会)成员。1972年曾撰写本科教材《Basic Electromagnetics with Applications》(相继出版5版),在电气工程专业课程设置和工程学教学方面贡献突出,因而荣获诸多奖项,如1993年获得的百年纪念证书,1994年获IEEE技术领域奖,1999年获TANA最佳教育奖等。

译者简介

周建华 游佰强:暂无简介

译者序

本书为大学工科类本科学生讲解有关电路、电磁学、电子学、控制和数字系统等方面的内容。伊利诺伊大学ECE丛书正是开始于本书。目前,全世界的学生都基于Internet环境学习ECE课程。Rao教授早年在华盛顿大学获得电气工程博士学位,于1965年加入伊利诺伊大学,现任伊利诺伊大学电气与计算机工程系教授,副系主任。本书第1版于1977年出版,在近30年间更新到了第6版,由于其历史悠久的实践基础已确立了国际知名度,Rao教授也因为他在电磁学教学方面的出色贡献获得了一系列的重大奖项。
  本书的基本内容建立在时变场及其工程应用上,充分利用了电场和磁场以及其他方面的类比性,系列版本的更新、增添资料进一步加强了应用,从而满足与新兴技术相关的迫切需求。本书作者根据多年的教学经验,在写作中立足于最基本的电磁理论,进行了浓缩提炼,融入了现代电磁场数值分析、辐射和天线原理、通信用传输线、光电子的导波原理等前沿内容。书中提供了极为丰富的教学素材和源于生活、实际科研开发的生动实例,讲解细致精辟,本书已成为国际上相关专业许多学生的教材或必读的辅导书。全书结构严谨,按知识点划分章节,每章内容分量相当并均附有小结,还辅之以关键字标注和大量实例、启发性的思考题、练习题和复习题,学生可以通过独立思考回答思考题和求解各种类型、不同难度的习题,巩固课堂所学知识。各章内容既有关联,又具有一定的独立性,故讲授相关课程的老师也可以将本书作为案头必备的参考书。
  与国内目前已出版的电磁场与微波技术方面的编著、译著教科书相比,本书具有深入浅出、解说细致、适用范围广的特色,是大学高年级本科生或低年级研究生不可多得的教材之一,此外,也可作为电气、电子、控制和通信领域的工程师充实理论基础的精华读本。
  译者在译文中更正了原书中的一些错误,并以译注的形式加以说明。游佰强副教授参与了本书第10章和第11章的翻译,还审校了全部译稿,林静也参与了本书第11章的翻译,在此一并表示衷心感谢。另外,还要感谢机械工业出版社华章分社相关工作人员的辛勤工作。本书能够顺利出版离不开各位的大力支持。
  由于译者水平有限,而且只有6个月的时限,虽然尽了最大努力,错误和疏漏之处在所难免,恳请得到读者的指正。
  周建华
  于厦门大学

图书目录

第一部分电气工程和计算机工程的必备基础
第1章矢量和场1
1.1矢量代数1
1.2笛卡儿坐标系6
1.3柱面坐标系和球面坐标系11
1.4标量场和矢量场15
1.5电场19
1.6磁场27
1.7洛伦兹力方程35
小结38
复习思考题40
习题41
复习题46
第2章积分形式的麦克斯韦方程48
2.1线积分48
2.2面积分52
2.3法拉第定律56
2.4安培环路定律63
2.5高斯定律66
2.6电荷守恒定律68
2.7对静态场的应用70
小结73
复习思考题74
习题75
复习题79
第3章微分形式的麦克斯韦方程及自由空间中的均匀平面波80
3.1法拉第定律和安培环路定律80
3.2高斯定律和连续性方程88
3.3旋度与散度93
3.4在自由空间中的时域均匀平面波99
3.5在自由空间中的正弦时变均匀平面波107
3.6正弦时变矢量场的极化113
3.7功率流与能量存储116
小结120
复习思考题122
习题123
复习题128
第4章材料介质中的场与波130
4.1导体和半导体130
4.2电介质136
4.3磁性材料143
4.4 磁性媒质的波动方程和求解150
4.5电介质和导体中的均匀平面波157
4.6边界条件160
4.7均匀平面波的反射和传输165
小结168
复习思考题170
习题171
复习题176
第5章电磁位和电路与系统概念179
5.1梯度、拉普拉斯算子和位函数179
5.2静态场中的位函数183
5.3泊松方程和拉普拉斯方程189
5.4电容、电导和电感194
5.5电场和磁场系统202
5.6磁路209
5.7电动能量转换214
小结217
复习思考题218
习题219
复习题225
第6章数字电子技术的传输线基础226
6.1传输线226
6.2端接阻性负载的传输线233
6.3传输线的不连续性242
6.4带有源端和不连续的传输线248
6.5带初始条件的传输线251
6.6逻辑门之间的互连255
6.7传输线上的串扰259
小结265
复习思考题266
习题267
复习题274
第二部分必修/选修基础
第7章通信用传输线277
7.1短路传输线277
7.2端接任意负载的传输线284
7.3传输线匹配292
7.4史密斯圆图——基本过程299
7.5史密斯圆图——应用304
7.6有耗传输线309
7.7有耗传输线上的脉冲316
小结321
复习思考题322
习题323
复习题331
第8章电子学与光电子学的导波原理334
8.1沿任意方向传播的均匀平面波334
8.2在平行板波导中的TE和TM波339
8.3传输线的等效345
8.4色散和群速度347
8.5平面波的反射和折射352
8.6介质平板波导359
8.7光线跟踪和指数渐变型波导367
小结373
复习思考题375
习题376
复习题380
第9章电子学与光子学概论381
9.1矩形金属波导和谐振腔381
9.2圆柱形金属波导和谐振腔389
9.3金属波导和谐振腔中的损耗396
9.4光纤401
9.5色散媒质中的脉冲展宽405
9.6干涉和衍射409
9.7波在各向异性媒质中的传播414
小结419
复习思考题420
习题421
复习题425
第10章辐射和天线原理427
10.1赫兹振子427
10.2辐射阻抗和方向系数431
10.3线性天线434
10.4阵列天线438
10.5镜像天线444
10.6面天线446
10.7接收特性449
小结452
复习思考题454
习题454
复习题458
第11章几种求解方法459
11.1拉普拉斯方程的解析解461
11.2有限差分法的数值求解463
11.3矩量法466
11.4传输线参数的求解469
11.5场图绘制求解法472
11.6有限元方法473
11.7时域有限差分法479
小结482
复习思考题483
习题484
复习题489
附录A复数和相量法491
附录B柱面、球面坐标系中的旋度、散度、梯度和拉普拉斯算子496
附录C单位和量纲501
部分习题答案505

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