The Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Karl S. Kunz

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:1993-5

价格:$ 316.34

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isbn号码:9780849386572

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《电磁学与应用》：从基础原理到前沿探索 本书旨在为读者提供一个全面而深入的电磁学学习路径，内容涵盖了从经典电磁理论的基石到现代工程应用的前沿技术。我们摒弃了对特定数值方法的冗余描述，转而聚焦于电磁现象背后的物理本质、数学描述的严谨性，以及它们在实际工程领域中的广阔前景。全书结构设计旨在培养读者的物理直觉和解决复杂问题的能力，使他们能够灵活运用所学知识应对不断变化的科技挑战。 第一部分：电磁学的理论基石 本部分深入探讨了理解所有电磁现象所必需的基础定律和概念框架。我们将从麦克斯韦方程组的完整形式入手，详细解析其在不同介质、不同时域和频域条件下的微分和积分形式的物理意义。 第一章：静电场与库仑定律的再审视 本章不仅复习了电荷的性质和库仑定律，更重要的是引入了场（Field）的概念作为连接源和效应的媒介。我们详细讨论了电势的概念，特别是在非均匀介质中的应用，并着重分析了边界条件对静电场分布的决定性影响。高斯定律在积分形式下如何简化对特定对称性问题的求解，是本章的重点之一。我们还将介绍如何利用电势来推导电场，并探讨电介质内部的极化现象及其对电场强度的影响。 第二章：稳恒磁场与安培定律的张量描述 本章建立在静电学的基础上，引入了稳恒电流的概念。安培环路定律的物理直观性及其在存在磁介质时的修正，将得到细致的阐述。毕奥-萨伐尔定律作为计算复杂电流分布产生的磁场的基础工具，其应用范围和局限性将被深入探讨。此外，本章会引入磁矢量势的概念，作为将求解磁场问题转化为求解类似泊松方程的途径，这为后续更复杂的动态问题打下了数学基础。磁介质（如铁磁体和抗磁体）的磁化过程及其对宏观磁场的影响，是本章的核心内容之一。 第三章：电磁场的动态演化：法拉第定律与感应现象 本章是通往时变电磁学的关键桥梁。法拉第电磁感应定律不仅是理解发电和变压器原理的基石，其背后所揭示的“变化的磁场产生电场”的物理深刻性，将被着重强调。我们将分析动生电动势和生电动势的区别，并探讨如何利用洛伦兹力定律来描述电荷在时变电磁场中的运动轨迹。对感应现象的深入理解，是设计任何电磁系统的先决条件。 第四章：麦克斯韦方程组的统一与电磁波的预言 本章将之前分散的定律整合为完整的麦克斯韦方程组。通过对稳恒假设的移除，我们揭示了位移电流的物理必要性，这是从静电/静磁理论过渡到动态电磁学的决定性一步。基于该统一方程组，本章将严格推导出电磁波的波动方程。我们将分析均匀、无损、各向同性介质中平面电磁波的传播特性，包括相速度、群速度、波长以及电场与磁场之间的相位关系。坡印廷矢量（Poynting Vector）的引入，将为能量的传输和流向提供严格的数学描述。 第二部分：平面波传播与边界值问题 本部分将理论知识应用于具体的传播和散射场景，重点关注电磁波在不同介质界面上的行为。 第五章：电磁波在分层介质中的传播与反射 本章专注于分析平面波在平面界面上的反射和折射现象。我们将详细推导菲涅尔公式（Fresnel's Equations），讨论纵波（TM）和横波（TE）在界面上的不同响应，并深入分析全内反射现象及其在光纤通信中的意义。本章还将引入反射系数和透射系数的概念，并展示如何利用它们来分析多层膜系统，例如抗反射涂层。对布鲁格曼（Brewster）角的物理意义的探讨，将加深读者对偏振现象的理解。 第六章：导波系统与传输线理论 传输线作为最基本的电磁波引导结构，其理论分析至关重要。本章将从集总参数模型过渡到分布参数模型，推导电压和电流的传输线方程。我们着重讨论了输入阻抗、反射系数、驻波比（VSWR）的概念，并详细分析了史密斯圆图（Smith Chart）作为无耗和有耗传输线匹配工具的强大应用。随后，本章将扩展到理想导波管（如矩形和圆波导）的模式分析，包括截止波长、传播常数以及模式的激励与选择。 第七章：辐射基础：天线理论的初步探讨 本章为电磁辐射现象提供了一个初步的理论框架。我们将从基本的电流元（如理想化的赫兹偶极子）开始，分析其远场辐射特性，包括远场场的表达式、辐射方向图和总辐射功率。偶极子天线的输入阻抗和效率概念也将被介绍。对天线有效面积和增益等性能指标的定量分析，使读者对辐射体的性能评估有清晰的认识。 第三部分：电磁问题的数学求解技术 本部分侧重于描述求解复杂电磁问题的通用数学框架，为高级分析提供工具。 第八章：边界值问题的数学方法：分离变量法与格林函数 本章回归到麦克斯韦方程组在特定几何结构下的求解过程。对于具有规则边界条件的静电学和稳恒磁学问题，我们将详细演示分离变量法在直角坐标系、柱坐标系和球坐标系中的应用，以及如何利用傅里叶级数和贝塞尔函数来满足边界条件。格林函数作为一种强大的工具，用于表示源点对任意点场的响应，本章将介绍其在非齐次亥姆霍兹方程求解中的核心地位和构造方法。 第九章：常微分方程与特解的性质 本章专门讨论解析求解过程中的挑战与技巧，特别是针对具有特定对称性或解析形式的波动方程。我们将探讨驻波场的特性，理解本征值问题在共振腔和波导模式确定中的作用。对驻波模式的物理意义，例如场分布的节点和腹点，进行深入剖析，帮助读者建立场结构与几何结构之间的直观联系。 本书的编写风格注重逻辑的严密性和物理图像的清晰性，力求在提供坚实理论基础的同时，激发读者探索更高级、更具挑战性的电磁学前沿问题的兴趣。本书内容是电磁场与波理论的核心知识体系，其广度与深度足以支撑后续任何专业领域的深入学习。

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从书名“The Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics”来看，这本书似乎是一本非常扎实的理论教材。我猜想它会从麦克斯韦方程组出发，一步步推导出FDTD方法的离散形式。我想象书中会有大量的公式推导，比如如何将时间导数和空间导数用有限差分近似来代替。我期待书中能够清晰地解释每个推导步骤背后的物理意义，而不仅仅是数学上的演算。我希望这本书能够帮助我理解FDTD方法是如何模拟电磁波在不同介质中的传播过程，以及如何处理反射、折射等现象。我对书中关于如何实现FDTD方法的算法细节很感兴趣，比如如何构建网格、如何更新电场和磁场分量，以及如何处理各种材料属性。如果书中能够提供一些关于FDTD方法在实际应用中的案例研究，比如雷达散射截面计算、电磁屏蔽效果评估等，那将极大地增强我对这本书的价值认知。我希望这本书能成为我学习FDTD方法的一个坚实起点，让我能够逐步掌握这项强大的仿真工具。

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对于这本书的封面和装帧，我脑海里浮现出的是一种严谨而专业的风格。或许是深蓝色或银灰色的主色调，搭配上醒目的标题字体，整体给人一种学术研究的厚重感。我推测这本书的作者一定是在电磁学领域有着深厚造诣的专家，他的研究方向可能就是FDTD方法及其在各种电磁现象中的应用。我期待书中能展现出作者在学术上的严谨态度，对每一个公式、每一个算法的推导都力求精确。同时，我也希望作者能分享一些他在研究过程中遇到的挑战和解决方法，这些宝贵的经验对于读者来说会非常有启发性。我猜想书中会包含大量的公式和算法描述，但如果作者能够用通俗易懂的语言进行解释，并辅以清晰的图表和例子，那么即使是对于非专业人士，也能有所收获。我尤其对书中关于FDTD方法在不同介质、不同几何结构下的仿真表现感兴趣，比如如何处理复杂地形、不均匀介质等情况。如果书中能涵盖这些进阶内容，那就更具价值了。总而言之，我希望这本书能成为一本值得反复研读的经典之作，能够引领我深入了解FDTD方法的魅力。

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当我看到“Finite Difference Time Domain”这几个词的时候，我脑海里立刻浮现出计算机仿真和数值计算的画面。我猜想这本书的核心内容将围绕着如何利用计算机来模拟电磁波的传播和相互作用。我想象它会详细介绍如何将连续的麦克斯韦方程组转化为离散的差分方程，然后在时间和空间上进行迭代计算。我期待书中能解释清楚离散化过程中涉及到的各种近似方法，以及它们对仿真结果精度的影响。我想知道，对于不同的仿真问题，应该如何选择合适的网格尺寸和时间步长，以达到精度和效率的最佳平衡。我更感兴趣的是，书中是否会提供一些实际的仿真代码或者伪代码，让读者能够亲手实践。如果书中能够引导读者一步步构建一个简单的FDTD仿真程序，那将是极大的收获。我希望这本书能够帮助我理解FDTD方法在解决诸如散射、衍射、辐射等经典电磁问题时的原理和优势。如果书中还能触及一些现代电磁仿真技术的最新进展，那就更令人期待了。

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这本书的名字“The Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics”给我一种感觉，它是一本专注于解决特定问题的专业书籍。我推测这本书的读者群体主要是高校的学生、科研人员以及从事电磁仿真工作的工程师。我猜想书中的内容会相当深入，可能包含一些高级的算法技巧和优化方法。我特别好奇书中是否会讨论FDTD方法的稳定性和收敛性分析，以及如何处理一些特殊的边界条件，比如周期性边界条件或者吸收边界条件。我想象书中可能会有大量的数学推导和证明，但如果作者能够用清晰的语言将其解释清楚，并给出直观的物理意义，那么即使是复杂的数学内容也能被理解。我期待书中能够包含一些关于FDTD方法与其他电磁仿真方法（如有限元方法、矩量法）的比较分析，这样我能更好地理解FDTD方法的定位和适用范围。如果书中还能提供一些实际工程案例的详细仿真步骤和结果分析，那就更具指导意义了。

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这本书名听起来就相当硬核，对于我这种对电磁学理论和计算方法都充满好奇但又缺乏系统学习的人来说，真是个巨大的挑战。我设想这本书一定包含了很多高深的数学公式，比如偏微分方程的推导，以及如何用离散化的方式来逼近这些方程。我想象它会深入讲解网格的划分、时间步长的选择、边界条件的设定等等，这些都是FDTD方法的核心要素。我特别期待书中能提供一些实际的应用案例，比如天线设计、电磁兼容性分析，甚至是微波器件的仿真。这样的话，我才能更好地理解FDTD方法在解决实际工程问题中的威力。不过，说实话，光是这个名字就已经让我感到一丝畏惧，我怕它会过于理论化，让我这个初学者望而却步。我希望书中能有足够的入门内容，能够循序渐进地引导我进入这个领域，而不是直接抛出大量复杂的概念。我最看重的是书中的逻辑清晰度和内容的易懂性，如果能配上丰富的图示和清晰的流程图，那就更好了。我希望这本书不仅仅是理论的堆砌，更能让我感受到FDTD方法在解决电磁问题时的精妙之处，让我能够真正掌握这门强大的技术。

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