工程电磁学 8/e

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具体描述

本书特色

  在各大学中,课程演进趋势持续朝向缩减电磁学佔电机工程核心课程的配置比例。因此,在此新版中,努力使内容讨论更简洁以使读者们能更早地接触马克士威尔方程式,同时也增补了更多的高等教材。本书的基本目的就是要能使学生可以独立地完成研习本书。为数众多的例题、练习题 (通常又分成数小题)、章末习题,均对达成此项目的提供助力。

复杂系统动力学导论 全面解析系统演化与行为模式的底层逻辑 作者: 跨学科研究团队 出版社: 科学前沿出版社 页数: 约 1500 页 --- 内容概要 《复杂系统动力学导论》是一部深度聚焦于非线性科学与复杂系统理论的权威性专著。本书旨在为读者构建一个理解自然界、社会结构以及工程技术中普遍存在的复杂现象的理论框架。它系统地梳理了从基础的数学工具到前沿的交叉学科应用,全面涵盖了确定性混沌、耗散结构、自组织现象、网络科学以及适应性动力学等核心议题。 本书摒弃了传统还原论的视角,转而采用整体论、涌现性与信息论的视角,深入剖析系统如何在宏观层面展现出与微观组分特性不完全一致的复杂行为。全书内容结构严谨,逻辑推进层层递进,理论推导详实,并辅以大量历史案例和现代前沿研究的实例分析。 目标读者 本书是为高等院校的物理学、数学、生物学、计算机科学、经济学、社会学以及工程学(如控制系统、信息网络设计)的高年级本科生、研究生以及科研人员精心编写的参考教材和进阶读物。它要求读者具备扎实的微积分、微分方程和线性代数基础。 核心章节与知识点详解 第一部分:非线性动力学基础 (The Foundation of Nonlinear Dynamics) 本部分奠定了分析复杂系统的数学基石,侧重于从简单的连续和离散映射中探究系统行为的定性变化。 第 1 章:从线性到非线性:范式的转换 简要回顾线性系统的完备解法与局限性。 引入相空间 (Phase Space) 概念,相轨迹、不动点与极限环的几何意义。 定性分析:稳定性理论(李雅普诺夫稳定性概念),鞍点、结点、霍普夫分支的拓扑分类。 第 2 章:一维映射与周期性 详细分析 Logistic 映射的演化过程:从稳定点到倍周期分岔。 费根鲍姆常数 ($delta$) 的精确推导与实验验证,引入普适性(Universality)的概念。 对离散系统的敏感依赖性(蝴蝶效应)的初步探讨。 第 3 章:确定性混沌的数学刻画 深入分析洛伦兹 (Lorenz) 系统:奇异吸引子的结构、截面分析。 庞加莱截面 (Poincaré Sections):将高维动力学简化为低维映射分析的工具。 混沌的量化指标:李雅普诺夫指数谱的计算方法与物理意义(信息产生率)。 拓扑熵与信息维度:描述吸引子内在复杂性的度量。 第二部分:耗散结构与自组织 (Dissipative Structures and Self-Organization) 本部分转向开放系统,探讨系统如何在远离热力学平衡态时,通过与环境的能量和物质交换,自发地产生有序结构。 第 4 章:远离平衡的统计力学 非平衡态热力学的基本原理,Onsager 倒易关系与涨落-耗散定理。 最小耗散原理的适用范围与局限性。 普里戈金 (Prigogine) 的耗散结构理论:对称性破缺 (Symmetry Breaking) 在结构形成中的核心作用。 第 5 章:反应-扩散系统与形态发生 图灵 (Turing) 模式:活化剂-抑制剂模型(如 Belousov-Zhabotinsky 反应)的数学推导。 稳定波、行波解的存在性与速度分析。 生物学中的应用:斑纹形成、肢体发育的动力学模型。 第 6 章:相变与临界现象的动力学视角 将统计物理中的相变概念引入到时空演化系统中。 重整化群 (Renormalization Group) 方法的动力学解释:描述系统在不同尺度上的等效行为。 二等相变的临界动力学行为。 第三部分:复杂网络与相互作用 (Complex Networks and Interacting Systems) 本部分重点分析由大量个体单元通过特定拓扑结构连接而成的系统的涌现特性。 第 7 章:图论与网络拓扑分析 网络的基本度量:度分布、平均路径长度、聚类系数。 幂律 (Power-Law) 分布的生成机制:无标度网络(Scale-Free Networks)的 BA 模型。 小世界网络 (Small-World Networks):Watts-Strogatz 模型的构建与性质。 第 8 章:网络上的动力学传播 耦合振子系统:Kuramoto 模型的同步现象。 同步的临界耦合强度与全局有序度的分析。 信息传播、疾病扩散(SIR 模型推广至复杂网络)的动力学建模。 第 9 章:耦合混沌系统与全局行为 Kronecker 积耦合方法及其在网络同步中的应用。 全局混沌与局部稳定性的关系:网络结构对整体复杂性的调节作用。 功能连接性(Functional Connectivity)的动力学基础。 第四部分:适应性与演化系统 (Adaptive and Evolutionary Systems) 本部分扩展到具有记忆性、学习能力或遵循自然选择规律的系统。 第 10 章:遗传算法与计算智能的动力学 演化策略与交叉算子的引入对系统吸引子的影响。 适应度景观 (Fitness Landscape) 的拓扑结构及其对搜索效率的制约。 第 11 章:经济与社会系统中的非线性反馈 Bifurcation 在经济周期性波动中的体现。 代理人模型 (Agent-Based Models, ABM) 的构建:结合认知偏差和网络结构模拟市场行为。 社会规范的涌现与扩散的动力学模型。 第 12 章:信息论与复杂性的度量 信息熵、互信息在系统状态识别中的应用。 复杂性度量的新进展:有效复杂性 (Effective Complexity) 和其在区分随机性、有序性与混沌系统中的优越性。 特色与亮点 1. 理论的深度与广度兼顾: 本书不仅详述了如洛伦兹吸引子这类经典的混沌案例,更将这些理论工具推广到生物、网络和经济等前沿研究领域。 2. 数学工具的实用性: 提供了大量的数值模拟技巧和符号计算方法(如使用 Maple/Mathematica 进行分岔图绘制和李雅普诺夫指数计算)。 3. 跨学科视角: 特别强调了动力学系统与信息论、统计物理学之间的深层联系,为构建“大理论”提供了坚实的桥梁。 4. 丰富的图示和案例: 书中包含了数百张精心绘制的相图、分岔图和网络拓扑示意图,极大地辅助了抽象概念的理解。 《复杂系统动力学导论》是深入理解“涌现”这一科学核心概念的必备指南,它引导读者从最基本的非线性方程出发,一步步揭示宇宙中宏观秩序的奥秘。

著者信息

图书目录

第 1 章 向量分析
第 2 章 库仑定律和电场强度
第 3 章 电通量密度、高斯定律,及散度
第 4 章 能量与电位
第 5 章 电流与导体件
第 6 章 电 容
第 7 章 稳定的磁场
第 8 章 磁力、材料和电感
第 9 章 时变场和马克士威尔方程式
第 10 章 传输线
第 11 章 均匀的平面波
第 12 章 平面波反射与色散
第 13 章 波 导
第 14 章 电磁辐射与天线

图书序言

图书试读

用户评价

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《工程电磁学 8/e》这本书给我最大的感受是,它不仅仅是一本教科书,更像是一位循循善诱的良师益友。作者在讲解过程中,始终保持着一种鼓励和引导的姿态,仿佛在一步步地带领我探索电磁学的奇妙世界。他们善于用一些生动的比喻和贴近生活的例子来解释抽象的概念,例如,在讲解电势能时,他们会将其类比为物体在重力场中的势能,让我在瞬间就能领会其含义。 而且,书中在强调理论知识的同时,也十分注重培养读者的工程思维和实践能力。他们鼓励读者多思考、多提问,并在每章的结尾都留有一些开放性的问题,引导读者去进一步探索和研究。我特别喜欢书中在讨论一些前沿技术时,所展示的创新思维和解决问题的思路。这种“启迪智慧,激发潜能”的教学方式,让我不仅仅是在学习知识,更是在培养一种科学探索的精神。

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这本书的深度和广度,远远超出了我最初的预期。作者在内容的选择和组织上,展现了极其深厚的学术功底和丰富的教学经验。《工程电磁学 8/e》在涵盖了电磁学基础理论的同时,还对一些相关的交叉学科和前沿技术进行了深入的探讨。我特别欣赏书中对计算电磁学方法的介绍,比如有限元法、时域有限差分法(FDTD)等,这些方法的讲解不仅清晰易懂,还配有相应的算法流程和伪代码,让我能够初步了解如何利用数值方法来解决复杂的电磁问题。 而且,书中在讨论不同主题时,都能够非常自然地将它们之间的内在联系展现出来。例如,在讲解电磁波与物质的相互作用时,书中能够将静电场、静磁场、电磁感应等基础概念融会贯通,并引申到介电损耗、磁滞损耗以及电磁辐射等更复杂的现象。这种“层层递进,环环相扣”的知识体系构建方式,让我能够从宏观上把握电磁学的整体框架,并深入理解各个部分之间的相互依存关系。

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这本书的排版和设计,充分体现了现代教科书的先进理念。清晰的字体、合理的行距、适中的图文比例,以及恰到好处的章节划分和标题设计,都让我在阅读过程中倍感舒适,不易产生疲劳。而且,书中还大量运用了高亮、粗体、斜体等排版技巧,来突出重要的概念、公式和定义,这对于快速查找和回顾知识点非常有帮助。 更重要的是,作者在内容的组织上,也充分考虑到了读者的阅读习惯。他们善于将复杂的公式和定理分解成易于理解的小块,并辅以精炼的文字解释和直观的图示。这种“化繁为简,条理清晰”的编排方式,让我在面对大量信息时,能够有条不紊地进行吸收和理解。我尤其欣赏书中对于一些关键公式的推导过程,它们不仅严谨,而且逻辑清晰,能够让我真正理解公式的由来,而不是仅仅记住它。

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不得不说,这本《工程电磁学 8/e》在内容的深度和广度上都达到了一个相当高的水平。作者在每一个主题的探讨上,都力求做到详尽和透彻。例如,在静电场部分,除了基础的高斯定律、安培环路定律等,书中还深入探讨了电势、导体边界条件、介质中的电场以及能量守恒等内容,并提供了多种求解复杂静电场问题的解析和数值方法。我特别欣赏书中对各种数学工具的运用,例如矢量分析、格林函数以及有限元方法等,这些工具的引入和讲解,不仅为理解和解决工程问题提供了强大的支撑,也让我对数学在物理学中的强大力量有了更深刻的体会。 更令人称道的是,书中对于一些前沿和具有挑战性的主题,如电磁兼容性(EMC)、微波工程和光子学基础等,也进行了相当程度的介绍。虽然这些章节的内容可能更加深入,但作者依然保持了清晰的逻辑和详实的讲解,让我即使在面对一些高阶概念时,也能找到切入点,逐步理解其精髓。这种“承前启后,贯通古今”的编排方式,不仅适合当前的学习者,也为后续进一步深入研究相关领域打下了坚实的基础。感觉这本书就像一个宝藏,每一次翻阅都能有所收获,并且不断发现新的惊喜。

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这本书在讲解抽象概念时,所使用的图示和示意图,绝对是业内标杆。我通常在阅读物理类书籍时,对图文的配合度要求很高,而《工程电磁学 8/e》在这方面做得极其出色。他们不仅使用了大量高质量的二维和三维插图,还巧妙地运用了色彩和线条的变化,来清晰地展示电场线、磁感线、矢量场等抽象概念的分布和方向。特别是在讲解电磁波的极化和散射时,那些动态的、多角度的示意图,让我瞬间就能明白那些原本难以理解的现象。 更让我感到惊喜的是,书中还引入了一些交互式的图形元素,虽然是静态的文本,但作者通过精妙的文字描述和逻辑引导,仿佛能在我的脑海中构建出一个动态的物理模型。例如,在讲解电磁感应的楞次定律时,书中通过反复的引导式提问和情景模拟,让我一步步地推导出感应电流的方向,而无需死记硬背。这种“化繁为简,直观呈现”的表达方式,极大地降低了学习的门槛,也让我的学习过程更加轻松和高效。

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这本书的语言风格和叙事方式,是我在众多的技术书籍中遇到的非常独特且令人愉悦的一种。作者似乎非常善于用一种“讲故事”的方式来阐述复杂的科学原理,让原本枯燥的物理概念变得生动有趣。在介绍法拉第电磁感应定律的时候,他们并没有直接给出数学表达式,而是先描述了许多历史上的实验发现,比如迈克尔·法拉第是如何在一次偶然的实验中发现了变化的磁场能够产生电流。这种“追本溯源,还原历史”的叙事手法,让我能更好地理解这些定律是如何被发现的,以及它们背后蕴含的深刻物理意义。 而且,书中在穿插讲解公式和定理的同时,还非常巧妙地融入了大量历史背景、科学家的故事以及一些有趣的哲学思考。这些内容虽然与核心的工程电磁学理论关系不大,但却极大地丰富了我的阅读体验,让我感觉到这不仅仅是一本教材,更是一本关于科学探索和智慧启迪的书籍。这种“润物细无声,潜移默化”的教育方式,是我非常欣赏的,它让我在学习知识的同时,也能感受到科学的魅力和人文的温度。

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不得不提的是,《工程电磁学 8/e》在内容组织上展现出的高度专业性和前瞻性,令我印象深刻。作者在各个章节的编排上,都充分考虑到了电磁学在现代工程技术中的应用场景。例如,在讲解波导传输时,书中不仅详细推导了各种模式的传播特性,还重点讨论了如何在实际的微波通信系统中选择合适的波导类型,以及如何处理波导的损耗和阻抗匹配问题。这种“理论指导实践,实践反哺理论”的模式,让我能够看到理论知识如何在实际工程中落地生根,发挥其巨大的价值。 此外,书中还对一些新兴的电磁学应用领域,如射频识别(RFID)技术、电磁成像以及生物医学电磁学等,进行了相当程度的介绍,虽然只是初步的探讨,但已经为我对这些前沿领域打开了一扇窗。我尤其喜欢书中在介绍这些应用时,所附带的实际案例分析,它们让我能够更具体地理解电磁学理论是如何被应用于解决现实世界中的各种挑战的。这种“立足当下,放眼未来”的视角,让这本书充满了活力和吸引力。

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《工程电磁学 8/e》在例题和习题的设置上,简直是体贴入微。我个人在学习工程技术类课程时,最看重的一点就是能否通过大量的练习来巩固和内化知识,而这本书在这方面做得非常出色。书中不仅提供了大量不同难度和类型的例题,而且每一道例题都给出了详细的解题步骤和思路分析,让我能够清晰地看到如何一步步地将理论知识应用于实际问题。 更让我印象深刻的是,书中在每一章的末尾都设置了丰富多样的习题,这些习题的难度和类型都经过精心设计,能够有效地检测出读者对知识的掌握程度。我尤其喜欢那些需要综合运用多个章节知识才能解决的“挑战性”习题,它们能够极大地激发我的思考和解决问题的能力。每次攻克一道难题,都会给我带来巨大的满足感,也让我对自己的进步有了更直观的感受。这种“学有所练,练有所得”的学习过程,让我对这门学科充满了信心。

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我必须承认,《工程电磁学 8/e》这本书给我的学习过程带来了前所未有的顺畅感。作者在组织教材的结构时,似乎花了大量心思去考虑读者的学习曲线。他们没有一开始就堆砌复杂的数学公式,而是先通过生动形象的图示和直观的物理概念来引导读者进入电磁学的大门。比如,在讲解电荷的运动如何产生磁场时,书中用了大量的类比和动画化的解释,让我很快就能领会到安培定律背后的直观意义,而不是仅仅记住一个公式。 更重要的是,书中在讲解完每一个核心概念后,都会紧跟着提供一系列精心设计的习题。这些习题的难度梯度设置得非常合理,从简单的概念验证题,到需要综合运用多个知识点的复杂计算题,应有尽有。我喜欢这些习题,因为它们不仅能检验我是否真正理解了书中的内容,更能帮助我巩固和加深对知识的掌握。每一次成功解决一个难题,都能给我带来巨大的成就感,也让我更有动力去探索下一个知识点。这种“学以致用,学用结合”的学习模式,是我在其他教材中很少体会到的。

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这本《工程电磁学 8/e》简直是我近年来看过最令人振奋的教科书了!刚翻开的时候,就被它那清晰的逻辑和循序渐进的讲解深深吸引。作者似乎非常懂得如何将那些抽象、晦涩的电磁场理论,转化为读者能够理解和吸收的知识。举个例子,他们在介绍麦克斯韦方程组的时候,并没有直接抛出冷冰冰的公式,而是先花了大量的篇幅,从实验现象和物理直觉出发,一点一点地构建起我们对电场、磁场以及它们之间相互关系的认识。这种“由表及里,由浅入深”的处理方式,对于我这种并非科班出身,但又对工程领域抱有极大兴趣的学习者来说,简直是福音。 更让我惊喜的是,书中引入了大量的实际工程案例,将理论知识与实际应用紧密结合。比如,在讲解电磁波传播时,书中详细分析了不同介质(空气、土壤、水等)对电磁波衰减的影响,并探讨了这些因素如何在无线通信、雷达探测等实际系统中发挥作用。我印象最深刻的是关于天线设计的章节,书中不仅给出了各种天线的详细数学模型和设计参数,还配以了丰富的仿真结果和实际测量数据,让我能够直观地感受到理论计算与实际制造之间的联系,甚至还能从中窥探到一些优化设计的“秘诀”。这种“知其然,更知其所以然”的学习体验,极大地提升了我对工程电磁学这门学科的兴趣和信心。

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