Inductance Calculations (Dover Books on Engineering) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Dover Publications

作者:Frederick W Grover

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:2009-10-22

价格:USD 14.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780486474403

丛书系列:

图书标签:

• Inductance
• Electrical Engineering
• Circuit Design
• Electromagnetism
• Physics
• Dover Books
• Calculations
• Engineering
• Mathematics
• Electronics

电气工程基础与应用系列：导体的电磁耦合效应分析 本书聚焦于现代电力系统、通信技术以及电子设备设计中至关重要的核心概念：导体间的电磁耦合现象及其量化计算。 本书旨在为电气工程师、物理学家以及高级工程专业的学生提供一个全面、深入且高度实用的分析框架，用以理解和预测复杂几何结构中导线、传输线和电路元件之间相互作用的物理机制。 本书内容严格围绕电磁场理论在工程实际中的应用展开，重点突破了传统教材中对理想化模型依赖过深的局限性，转而深入探讨了非均匀介质、多导体系统以及高频环境下的实际耦合计算方法。 第一部分：电磁场理论的工程基础重构 本书的开篇部分，我们将对麦克斯韦方程组进行一次彻底的工程化重述。不同于纯理论物理的阐述，这里的重点在于如何将偏微分方程转化为可用于工程求解的边界值问题和积分方程。 1.1 标量和矢量势的工程应用： 详细阐述了电磁场分析中矢量磁势 ($mathbf{A}$) 和标量电势 ($phi$) 在解析稳恒电流和低频交变场问题中的优势。我们将探讨如何利用这些势函数来简化求解复杂的磁通量和电位分布，特别是对于具有复杂截面和非均匀磁导率材料的系统。 1.2 互感（Mutual Inductance）的定义与解析推导： 互感作为电磁耦合的核心量度，其精确计算是全书的基石。我们不仅回顾了法拉第定律在互感定义中的作用，更着重于对 Neumann 公式及其变体的深入剖析。对于任意空间中两导线间的互感，我们将展示如何通过数值积分或解析逼近，将复杂的空间积分转化为可操作的工程参数。特别地，本书将详细推导包含自感（Self-Inductance）和互感在内的 $mathbf{L}$ 矩阵的构建过程，该矩阵是多导体网络分析的起点。 1.3 涡流效应（Eddy Current）的建模与影响： 在高导电率金属结构中，交变磁场会在导体内部产生感应电流（涡流）。这些涡流不仅消耗能量，还会显著改变原有的磁场分布，从而影响系统的实际电感和互感值。本书将引入菲涅尔（Föppl）近似和更精确的有限元方法（FEM）的初步概念，用以量化涡流对互感修正系数的影响。 第二部分：传输线理论与耦合的精确量化 本部分将理论知识应用于实际的信号传输和电力分配结构，重点关注传输线缆和平面电磁结构中的耦合问题。 2.1 双线与同轴线中的耦合分析： 针对最基础的传输结构，本书提供了详尽的分析。对于双线传输线，我们不仅计算其特征阻抗，更重要的是推导了在存在近端（Near-End）和远端（Far-End）串扰（Crosstalk）模型中，信号电压和电流是如何通过电容和电感耦合项相互影响的。同轴电缆的屏蔽效应和接地回路的建立对外部电磁干扰（EMI）的抑制作用，将通过分析其结构参数（内导体半径、介质常数、屏蔽层厚度）与耦合系数的关系进行量化。 2.2 平面结构与微带线耦合： 在印刷电路板（PCB）设计中，走线之间的耦合是信号完整性（SI）问题的关键。本书将转向二维电磁场分析。我们利用共形映射（Conformal Mapping）技术，结合准静态（Quasi-Static）近似，推导了平行双走线微带线和带状线（Stripline）之间的互容和互感。重点在于分析走线间距、介电常数以及信号上升时间对耦合强度的动态影响。 2.3 多导体传输系统的矩阵解耦方法： 面对包含三条或更多平行导线的系统，本书介绍了电荷和电流的“模态分析”（Mode Analysis）。通过对 $mathbf{C}$ 矩阵和 $mathbf{L}$ 矩阵进行特征分解，可以将复杂的耦合系统分解为一组独立的、无耦合的传输模态。这种方法对于设计高密度互连（HDI）系统中的串扰抑制至关重要。 第三部分：非线性与非均匀介质中的电磁相互作用 现代工程系统越来越多地涉及铁磁材料和高度非均匀的介质环境。本部分关注这些复杂因素如何重塑电感和耦合特性。 3.1 铁磁材料中的磁滞与动态电感： 当导体周围的介质包含铁氧体或坡莫合金等磁性材料时，磁导率 $mu$ 成为频率的函数，并表现出显著的磁滞现象。本书将探讨如何将非线性的 B-H 曲线引入到电感计算中，特别是对于功率转换设备（如变压器和电感器）的饱和特性分析。我们将介绍如何使用增量电感（Incremental Inductance）和微分电感（Differential Inductance）的概念来描述系统在不同工作点下的动态响应。 3.2 介质非均匀性对耦合的影响： 讨论了当传输线被放置在具有多层不同介电常数材料的结构中（例如多层复合介质板）时，电场和磁场的分布如何改变。我们将运用静电场和静磁场的数值求解技巧，展示如何精确地计算出由介质界面引起的等效电容和电感的变化。 3.3 空间耦合的衰减与屏蔽设计原则： 深入分析了电磁场在空间中传播的衰减规律。通过分析传播常数和特征阻抗的复数形式，本书提供了设计有效屏蔽层（Shielding Effectiveness）和隔离距离的工程准则，旨在最小化远场耦合。 结语 本书提供的不仅仅是计算公式，更是一套严谨的工程思维框架。通过对电磁耦合现象的深入剖析和精确量化，读者将能够自信地应对高频信号传输、射频电路设计、电力变压器设计以及电磁兼容性（EMC）分析中的核心挑战。全书贯穿着对物理直觉与数学严谨性的平衡追求，确保所提供的计算方法既符合电磁理论，又能在工程实践中高效应用。

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这本书的深度，很大程度上体现在它对不同结构电感元件的覆盖范围之广。市面上很多专注于特定领域，比如只谈平面电感或者只谈环形磁芯的书籍，但如果你在项目中需要处理非标准的、形状奇特的电感结构，你往往会发现手头的资料束手无策。这本书的厉害之处就在于，它提供了一套通用的、基于边界条件和磁路分析的计算框架，而不仅仅是针对几种标准几何形状的“现成答案”。它教会你如何“思考”电感，而不是仅仅“计算”电感。我记得有一次，我需要为一个特殊的屏蔽结构设计一个低电感元件，标准的公式根本无法套用。最终，我通过回溯这本书中关于磁通泄漏路径分析的章节，结合书中介绍的等效磁阻法，成功地构建了一个可行的近似模型。这种教会读者如何应对“未知”的能力，才是区分一本优秀参考书和普通工具书的关键所在。

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这本书的封面设计，说实话，初看之下确实有点……怎么说呢，复古到近乎朴素了。那种老派的、偏学术的排版风格，一眼就能让人联想到上世纪中期理工科教材的质感。我拿起它的时候，心里其实是有点打鼓的，毕竟现在市面上充斥着大量视觉效果更炫酷、图文并茂的现代工程手册，这本书的这份“沉稳”和“低调”显得有些格格不入。我原以为这是一本读起来会枯燥乏味的理论大全，需要极大的毅力和专业知识储备才能啃下来。然而，当我翻开前几页，开始浏览目录结构时，那种预期的畏难情绪立刻消散了不少。作者在章节编排上的思路相当清晰，逻辑链条紧密，从基础的电磁场理论的复习入手，稳健地过渡到具体的线圈几何形状分析，再到复杂的互感和寄生效应的讨论。它似乎努力在保持数学推导的严谨性的同时，确保每一步的物理意义都能被读者捕捉到，而不是堆砌一堆让人望而生畏的公式。这种对基础和实践平衡的把握，让我对后续的阅读充满了期待，它没有被花哨的包装所迷惑，而是将重点完全放在了内容本身的深度和实用性上。

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从装帧和纸张质量来看，这本“Dover”系列的图书一贯的风格就是实用至上，牺牲了一切不必要的“奢华感”。纸张偏薄，印刷略显陈旧，但这反而带来了一种独特的、专注于知识本身的氛围，仿佛它在无声地告诉你：“别管外表如何，这里面的信息才是你真正需要的。”在查阅过程中，我发现它引用的参考资料和早期实验数据，虽然时间跨度较大，但很多都是奠基性的工作，这使得我们今天的许多“新”发现，都能在这个体系中找到源头。对于追求知识完整性和历史脉络的读者来说，这种厚重的学术底蕴是极其有吸引力的。它不像某些新书那样，只关注最新、最热门的微小改进，而是扎扎实实地奠定了理解电感现象的坚实基础。总而言之，它是一本需要你投入精力去阅读和消化的书，但你付出的每一分钟，都会以更深刻的工程理解力作为回报。

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我过去接触过一些关于电磁学和电路分析的著作，很多在讲解特定计算方法时，总是习惯性地跳过一些关键的数学推导步骤，美其名曰“为了简化阅读体验”，结果往往是读者在实际应用中遇到变种问题时就抓瞎了。这本书在这方面做得极其到位，它几乎像是手把手地带着你从麦克斯韦方程组出发，一步步构建出计算电感量的模型。特别是关于涡流损耗和趋肤效应的章节，它没有止步于给出一个最终的修正系数，而是详细阐述了这些现象是如何影响到高频性能的，甚至连不同导线编织方式对整体电感值的影响也进行了细致的剖析。这种对细节的执着，让这本书的价值超越了一般的参考书，更像是一份详尽的、可追溯的“方法论”指南。你不是在简单地查找一个公式，而是在理解为什么这个公式是这样形成的，这对于那些希望真正掌握工程设计原理而非仅仅停留在“复制粘贴”层面的工程师来说，简直是无价之宝。

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阅读体验的流畅度，有时候比内容本身的难度更考验作者的功力。坦白说，有些经典教材，语言风格极其晦涩，句子冗长且结构复杂，读起来像是在破译古老的羊皮卷。但这本书的叙述方式，尽管采用了较为正式的学术语言，却保持了一种惊人的清晰度。作者似乎深知自己的目标读者是那些需要在实际工作中快速找到解决方案的专业人士，因此，他在引入复杂概念时，总会先用一个简洁明了的物理图像来打底。比如，在处理多层螺旋线圈的自感计算时，他没有直接抛出一个包含多个积分项的复杂公式，而是先用二维平面模型来建立直觉理解，然后再逐步引入三维空间的修正因子，这种循序渐进的教学策略极大地降低了初次接触者的学习曲线。这种体贴入微的组织结构，使得即便是面对相对抽象的磁场分布问题，读者也能感到脚下有地，不至于在浩瀚的数学海洋中迷失方向。

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