Monte Carlo Methods for Electromagnetics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Press

作者:Matthew N.O. Sadiku

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:2009-04-09

价格:USD 99.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781439800713

丛书系列:

图书标签:

Monte Carlo methods
Electromagnetics
Computational electromagnetics
Numerical methods
Statistical methods
Electromagnetic theory
Simulation
Modeling
Engineering
Physics

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具体描述

Until now, novices had to painstakingly dig through the literature to discover how to use Monte Carlo techniques for solving electromagnetic problems. Written by one of the foremost researchers in the field, "Monte Carlo Methods for Electromagnetics" provides a solid understanding of these methods and their applications in electromagnetic computation. Including much of his own work, the author brings together essential information from several different publications. Using a simple, clear writing style, the author begins with a historical background and review of electromagnetic theory. After addressing probability and statistics, he introduces the finite difference method as well as the fixed and floating random walk Monte Carlo methods. The text then applies the Exodus method to Laplace's and Poisson's equations and presents Monte Carlo techniques for handing Neumann problems. It also deals with whole field computation using the Markov chain, applies Monte Carlo methods to time-varying diffusion problems, and explores wave scattering due to random rough surfaces. The final chapter covers multidimensional integration. Although numerical techniques have become the standard tools for solving practical, complex electromagnetic problems, there is no book currently available that focuses exclusively on Monte Carlo techniques for electro magnetics. Alleviating this problem, this book describes Monte Carlo methods as they are used in the field of electro magnetics.

超越想象的电磁世界：理论、应用与前沿探索本书是一部深度探索电磁学奥秘的学术著作，旨在为读者提供一个全面而系统的认识框架，涵盖从基础理论到尖端应用的广泛领域。本书并非仅仅聚焦于某一特定方法或工具，而是致力于勾勒出电磁学知识体系的宏大图景，并引导读者理解其背后深刻的物理原理和数学工具。我们将一同踏上一段激动人心的旅程，揭示电磁力如何塑造我们所处的世界，以及人类如何利用这些力量来驱动技术进步，创造前所未有的可能性。第一部分：电磁学基础理论的回归与深化我们将从电磁学的基石——麦克斯韦方程组——出发，对其进行深入的解析和阐释。这不仅仅是公式的罗列，更是对物理概念和数学形式之间深刻联系的探索。我们将回顾静电学和静磁学的基本定律，如库仑定律、高斯定律、安培定律和法拉第电磁感应定律，并探讨它们在不同介质中的表现形式。特别地，我们将关注介质效应，如电导率、介电常数和磁导率，如何影响电磁场的行为，以及这些参数在实际应用中的重要性。随后，我们将转向动态电磁场，深入研究电磁波的产生、传播和相互作用。我们将详细分析平面波的特性，包括其偏振、频率、波长和能量。本书将重点讨论电磁波在自由空间、介质界面以及复杂环境中的传播行为，包括反射、折射、衍射和散射等现象。这些基础知识是理解无线通信、光学器件、雷达系统乃至天体物理学等众多领域的基础。为了更深入地理解电磁现象，我们将探讨不同坐标系下电磁场的描述方式，并强调矢量分析和复数运算在解决复杂问题中的强大作用。本书还将引入一些更高级的数学工具，如傅里叶分析和拉普拉斯变换，这些工具对于分析频率域和时域的电磁响应至关重要。读者将了解到，理解这些数学语言是掌握和操控电磁现象的关键。第二部分：电磁学在现代科学与技术中的广泛应用电磁学不仅仅是理论的殿堂，更是驱动现代技术发展的核心引擎。本部分将重点展示电磁学在各个领域的具体应用，展现其强大的实用价值。通信与信息技术: 无疑，通信领域是电磁学应用最为广泛的领域之一。我们将探讨天线的设计与原理，从简单的偶极子天线到复杂的阵列天线，以及它们在广播、电视、手机通信、卫星通信等领域中的作用。无线电波的传播模型、信道衰落以及抗干扰技术也将是讨论的重点。我们还将涉足光通信领域，介绍光纤通信的原理和关键技术，以及光波导的构建与应用。成像与传感技术: 从医学成像的核磁共振（MRI）和X射线成像，到工业检测的超声波和涡流探伤，再到军事领域的雷达和声纳，电磁学在实现精确感知和信息获取方面发挥着不可替代的作用。本书将深入探讨各种成像和传感技术的物理基础，分析其工作原理、分辨率、精度以及局限性。能源与动力: 电磁学是能源转换和利用的核心。电动机、发电机、变压器等设备是现代工业的基石。我们将分析这些设备的电磁原理，探讨能量损耗的来源和提高效率的方法。此外，本书还将介绍感应加热、无线充电以及电磁悬浮等新兴能源技术。材料科学与纳米技术: 材料的电磁特性对其应用至关重要。本书将探讨导电材料、绝缘材料、磁性材料以及介电材料的特性，并分析它们在电子器件、磁存储、传感器等领域的应用。特别是，我们将关注纳米尺度下材料的电磁行为，以及如何利用纳米材料来开发新型电子器件和光学器件。生物医学工程: 电磁学在医疗健康领域的应用日益广泛。除了医学成像，还包括电生理学测量、神经刺激、生物传感以及电磁治疗等。我们将探讨电磁场与生物组织的相互作用，以及如何安全有效地利用电磁学来诊断和治疗疾病。空间探索与天体物理学: 从观测遥远的星系发出的电磁辐射，到设计用于深空探测器的通信和导航系统，电磁学在空间科学中扮演着至关重要的角色。我们将讨论射电望远镜、微波遥感以及宇宙背景辐射等。第三部分：电磁学的前沿研究与未来展望电磁学领域的研究从未停止，新的理论和技术不断涌现。本部分将带领读者领略电磁学研究的最前沿领域，并展望其未来的发展方向。计算电磁学: 随着计算能力的飞速发展，数值模拟已经成为解决复杂电磁问题的重要手段。本书将探讨各种数值计算方法，例如有限元方法（FEM）、时域有限差分法（FDTD）以及矩量法（MoM）等。读者将了解这些方法的原理、优缺点以及在实际工程设计中的应用。我们将分析如何利用这些方法来模拟电磁场的分布、分析器件的性能以及优化设计方案。超材料与负折射率材料: 超材料是一种人工设计的周期性结构，其宏观的电磁特性并非源于其构成材料本身，而是源于其结构设计。本书将介绍超材料的设计原理，特别是负折射率材料的特性，以及它们在隐身衣、超透镜等领域的潜在应用。量子电动力学（QED）的基础: 尽管本书主要聚焦于经典电磁学，但我们也将触及量子电动力学的入门概念，介绍光子的概念以及电磁场与物质的量子相互作用。这将为读者对电磁现象的更深层次理解打下基础，并引导其对未来研究方向的思考。电磁场与生物系统的复杂相互作用: 随着对生物体内部电磁现象理解的深入，电磁学在生物医学领域的应用将更加广泛和精细。例如，利用电磁场来控制细胞行为，或者开发更先进的脑机接口技术。高频与太赫兹技术: 随着通信带宽需求的不断增长，高频和太赫兹频段的研究和应用越来越受到重视。本书将介绍这一领域所面临的挑战和机遇，以及相关的器件和系统设计。人工智能与电磁学: 探索如何将人工智能技术应用于电磁学问题的求解、优化和预测，例如利用机器学习来加速数值模拟，或者开发更智能的电磁器件。本书的特色与价值本书在内容组织上力求逻辑清晰，循序渐进，从易到难。在理论阐述上，强调概念的直观理解和物理意义的挖掘，避免枯燥的公式推导。在应用介绍上，选取了最具代表性和前沿性的领域，并结合具体的实例进行说明。在数学工具的应用上，注重介绍其在解决实际问题中的有效性，帮助读者掌握分析和设计电磁系统的能力。本书适合于电子工程、通信工程、物理学、材料科学、生物医学工程以及其他相关领域的本科生、研究生以及从事相关研究和开发的工程师和科研人员。无论您是希望系统学习电磁学基础知识，还是希望了解其最新的发展动态和应用前景，本书都将是您不可或缺的参考。它不仅是一本知识的载体，更是一扇通往无限可能的电磁世界的大门，期待您亲自开启探索的旅程。