87-91電磁學試題詳解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:鼎茂

作者:劉明彰

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004年06月29日

价格:NT$ 420

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isbn号码:9789867760135

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• 电磁学
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跨越时空的工程智慧：现代电子技术与前沿应用精选文集 本书并非聚焦于传统电磁学基础的习题解析，而是以一个更宏大、更具前瞻性的视角，汇集了过去数十年间，电子技术领域取得的关键性突破、设计哲学以及面向未来的应用探索。 它是一部献给所有对信息、能源和智能系统深度耦合的工程师、研究人员和资深技术爱好者的思想结晶。 本书的结构围绕三大核心支柱构建，旨在展现电子技术如何从理论基石稳步迈向颠覆性创新。 --- 第一部分：微纳尺度下的新物理与器件革命（聚焦于材料科学与半导体前沿） 本部分深入探讨了在分子甚至原子尺度上，我们如何重新定义电子的运动和信息存储的方式。它摒弃了对标准麦克斯韦方程组习题的重复，转而聚焦于这些方程在极端条件下的修正与应用。 1. 拓扑绝缘体与自旋电子学的拓扑效应 本章详述了拓扑材料在构建下一代低功耗逻辑器件中的潜力。内容涵盖了量子自旋霍尔效应（QSHE）的实验验证与理论模型，以及如何利用材料的内在对称性来保护信息的传输，从而抵抗散射和热噪声。详细分析了狄拉克锥的性质及其在表面态电子输运中的作用。我们特别关注了磁性拓扑绝缘体在创建马约拉纳费米子（Majorana Fermions）方面的最新进展，这被视为无损量子计算的基础。 2. 范德华异质结与二维材料集成 本节聚焦于通过机械剥离和精确堆叠的二维材料（如石墨烯、二硫化钼$ ext{MoS}_2$、氮化硼$ ext{h-BN}$）构建具有特定功能层级的异质结。不同于传统的体相半导体工艺，我们探讨了如何通过层间距和扭转角来精确调控能带结构，实现单层器件的垂直集成。书中详尽对比了基于$ ext{MoS}_2$的场效应晶体管（FET）在高频特性上的表现，以及石墨烯在太赫兹波段的电磁响应特性。 3. 铁电隧道结（FeFET）与非易失性存储器 本部分解析了铁电材料（如$ ext{HfO}_2$掺杂的氧化物）在存储领域带来的范式转变。我们详细讨论了如何利用材料的自发极化来实现电场控制的开关，以及这种机制在实现高密度、低能耗的电阻式随机存取存储器（ReRAM）中的应用。书中包含了对不同极化反转机制（如界面陷阱辅助机制与本体极化切换）的深入剖析，为器件设计者提供了精确的性能预测模型。 --- 第二部分：电磁波的极端控制与应用（聚焦于超材料与射频/毫米波技术） 这一部分将视线从器件层面提升到波的层面，探讨如何利用人工结构设计来操纵电磁波的传播、吸收和辐射特性，远超传统天线理论的范畴。 1. 分离式与超构表面（Metasurfaces） 本书详细阐述了二维亚波长结构阵列——超构表面——在实现平面化电磁元件中的革命性作用。我们不再依赖传统Lumped Elements（集总元件）或复杂的波导结构，而是通过设计单元结构（Meta-atoms）来直接控制电磁波的相位、振幅和偏振。书中收录了全极化控制的超构表面设计实例，包括用于实现完美吸收的结构，以及应用于光通信中的空间光调制器（SLM）的微积分模型。 2. 零折射率（Epsilon-Near-Zero, ENZ）与等离子体工程 本章深入分析了具有$epsilon approx 0$或$mu approx 0$特性的材料对电磁波的奇异影响。当介电常数趋近于零时，波长理论上趋于无穷大，这使得电磁波可以在极小的空间内被“压缩”或“引导”。我们探讨了在太赫兹频率下，利用金属/介质交替堆叠结构实现ENZ效应的工程挑战，以及这种效应在无损耦合和高效率能量束形成中的潜力。 3. 毫米波/太赫兹系统中的信道建模与波束赋形 针对未来5G/6G通信对频谱的极高需求，本部分着重于毫米波（$ ext{mmWave}$）和太赫兹（$ ext{THz}$）频段的信道特性。与微波频段相比，高频段的路径损耗、分子吸收和视距（$ ext{LoS}$）依赖性显著增强。书中提供了基于几何光学和散射模型的复合信道衰落模型，并详细介绍了大规模$ ext{MIMO}$（$ ext{Massive MIMO}$）系统中，如何利用相控阵列和数字波束赋形技术来克服路径损耗，实现空间复用增益。 --- 第三部分：智能系统中的感知、计算与能源转换 该部分将电磁学与信息科学、能源科学交叉融合，探讨如何构建更智能、更自主的电子系统。 1. 脉冲神经网络（SNNs）的模拟实现与神经形态计算 本书从电子学的角度审视了构建模仿生物大脑工作方式的计算架构。我们探讨了如何利用忆阻器（Memristors）或铁电晶体管的非线性特性，来模拟神经元的尖峰（Spiking）行为和突触的可塑性。内容重点在于如何用低功耗的模拟电路实现高效的脉冲时间依赖性可塑性（$ ext{STDP}$），以加速人工智能算法的推理过程，显著降低传统冯·诺依曼架构下的内存墙瓶颈。 2. 无线电能传输（WPT）的近场与远场优化 本章关注如何高效地在空间中输送电能，覆盖了从近场感应耦合到远场微波辐射的不同技术路径。重点分析了磁共振耦合（$ ext{MRC}$）在提高中距离（数十厘米到数米）传输效率方面的关键设计参数，如线圈的品质因数（$Q$值）和工作频率的选择。同时，也探讨了用于远距离传输的激光或微波技术在光电转换效率和安全性方面的最新突破。 3. 先进电源管理与宽禁带半导体的热设计 在任何高功率密度系统中，高效的电源管理和热管理都是核心挑战。本节详细分析了基于碳化硅（$ ext{SiC}$）和氮化镓（$ ext{GaN}$）的功率器件在电动汽车逆变器和工业电源中的应用优势。内容涵盖了这些宽禁带半导体在高温高频工作下的瞬态热响应模型，以及如何通过先进的封装技术（如$ ext{3D}$堆叠和微通道液冷）来确保器件的长期可靠性，这是传统硅基器件无法企及的领域。 --- 总结： 本书是一部面向未来的技术集成手册，它以严谨的工程视角，剖析了支撑现代信息、通信和能源技术的核心前沿研究。它跳出了基础习题的框架，直接面向工程应用中的高难度挑战，为读者提供了从材料到系统层面的深度洞察。

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这套书的封面设计倒是挺有年代感的，那种深蓝色打底，配上醒目的黄色字体，一看就知道是那种需要静下心来啃的硬货。我拿到手的时候，首先被它的厚度给震了一下，感觉像抱了一块砖头。翻开内页，那种略微泛黄的纸张质感，倒是让我想起了大学图书馆里那些经典教材的味道。说实话，光是翻阅这些习题和详细解析，我就能感受到命题者那种层层递进、步步为营的思路，简直就像是精心设计的一套迷宫，每道题都是一个关卡，考验着你对基本概念的掌握程度，以及将理论应用于实际问题的能力。我特别喜欢它在解析部分的处理方式，并不是简单地给出公式套用，而是会花很大篇幅去解释每一步推理的逻辑基础，这种“知其然，更知其所以然”的教学风格，对于我这种需要彻底搞明白原理才能安心的人来说，简直是福音。它能让你在解题的过程中，潜移默化地建立起一套完整的物理图像，而不是成为一个只会套公式的“计算机器”。

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这本书的装帧和排版，虽然朴实无华，但透露着一种对知识本身的尊重。它没有花哨的插图或者五颜六色的标记，全靠严谨的文字和清晰的数学推导来支撑。我注意到，在引用公式和定理时，作者总是非常规范，确保了阅读的流畅性，不会因为格式混乱而打断思路。尤其值得称赞的是，对于那些需要用到矢量微积分或者复变函数工具的章节，书里没有避讳，而是直接给出了必要的数学背景提示，这对于自学者来说至关重要。它不会假设你已经忘记了所有高等数学知识，而是非常贴心地把你拉回那个需要应用工具的语境中。这种对学习者体验的关注，让我在长达数小时的研读过程中，依然能保持高度的专注力，没有产生阅读疲劳。

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对我个人而言，这套书的价值远超一本普通的习题解析。我之前在学习过程中，总是感觉理论知识点虽然记住了，但在面对具体场景的建模时总是抓不住头绪。这本书真正帮我建立起了“物理直觉”。它涵盖的题目类型非常全面，从最基础的静电场、静磁场，到麦克斯韦方程组的深入应用，再到波的传播和辐射，几乎没有留下什么明显的知识盲区。而且，它的难度梯度设置得非常科学。一开始的题目是热身和巩固，让你迅速进入状态；中间部分开始出现需要巧妙运用对称性或者特定坐标系转换的难题；最后的高难度题目，简直就是智力挑战，能把你逼到思考理论的极限。每次攻克一个难题，那种成就感是无可替代的，仿佛真的触摸到了电磁世界运行的底层逻辑。

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坦白说，我一开始是被它的“详解”两个字吸引的。很多市面上的习题集，所谓的详解无非就是把步骤写得稍微清楚一点，但真正的难点和陷阱却一带而过，让人看完还是云里雾里。然而，这本教材的处理方式明显高出一个层次。它似乎深谙考生的心理，总能在一些看似微不足道的地方设置“知识点爆炸点”。比如在处理一些复杂的边界条件或者电磁场中的微扰问题时，作者会用非常细致的语言，一步步地拆解那些复杂的积分和微分方程的求解过程。更绝的是，对于一些常见的误区，它会专门设置“易错点辨析”的小栏目，用对比的方式告诉你为什么A方法是错的，而B方法才是正确的物理图像。这种严谨到近乎苛刻的打磨，让我感觉作者对电磁学的理解已经到了炉火纯青的地步，能把如此抽象和复杂的概念，用清晰可见的脉络展现出来，实属不易。

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如果要用一个词来形容这套书带给我的感受，那一定是“踏实”。在准备那些高强度的考试或者科研初期需要大量理论基础支撑的时候，信心比汗水更重要。而这本书，就像一个随时可以依靠的智者，在你感到迷茫和受挫时，总能提供最清晰、最可靠的指引。它不仅仅是“解题”，它是在“构建知识体系”。我发现，当我开始主动用书中的解题思路去反观自己之前学过的其他教材时，那些原本模糊的概念一下子变得清晰锐利起来。它教会了我如何去“提问”——如何从一个实际问题中抽象出物理模型，如何选择最恰当的数学工具，以及如何检验最终结果的物理合理性。对于任何想在电磁学领域深耕的人来说，这绝对是一本可以反复翻阅、常看常新的“内功心法”。

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