电磁场与电磁波

绪论

第1章 矢量分析

1.1 矢量代数

1.1.1 标量和矢量

1.1.2 矢量的加法和减法

1.1.3 矢量的乘法

1.2 三种常用的坐标系

1.2.1 正交坐标系

1.2.2 直角坐标系

1.2.3 圆柱坐标系

1.2.4 球坐标系

1.3 标量场的梯度

1.3.1 标量场的等值面

1.3.2 方向导数

1.3.3 梯度

1.4 矢量场的通量与散度

1.4.1 通量

1.4.2 散度

1.4.3 散度定理.

1.5 矢量场的环量与旋度

1.5.1 环量

1.5.2 旋度

1.5.3 斯托克斯定理

1.6 无旋场与无散场

1.6.1 无旋场

1.6.2 无散场

1.7 拉普拉斯运算与格林定理

1.7.1 拉普拉斯运算

1.7.2 格林定理

1.8 亥姆霍兹定理

1.9 冲击函数及其性质

习题

第2章 静电场与恒定电场

2.1 库仑定律与电场强度

2.1.1 库仑定律

2.1.2 电场强度及其叠加原理

2.2 电场强度的通量和散度

2.2.1 电场强度的通量

2.2.2 电场强度的散度

2.3 电场强度的环量及旋度

2.3.1 电场强度的环量

2.3.2 电场强度的旋度

2.4 静电场的电位函数

2.4.1 电场强度与电位函数

2.4.2 电位函数的表达式

2.5 电偶极子

2.5.1 电偶极子的电位函数

2.5.2 电偶极子静电场的电场强度

2.5.3 电偶极子静电场的等位面和电场线

2.6 静电场中的导体和介质

2.6.1 静电场中的导体

2.6.2 静电场中的介质

2.6.3 介质中电位移矢量的通量和散度

2.6.4 电位移矢量与电场强度的关系

2.7 泊松方程与拉普拉斯方程

2.8 静电场的边界条件

2.8.1 电位移矢量的法向边界条件

2.8.2 电场强度的切向边界条件

2.8.3 电位函数的边界条件

2.9 导体系统的电容

2.9.1 双导体及孤立导体的电容

2.9.2 多导体的电容系数与部分电容

2.10 静电场的能量与静电力

2.10.1 静电场的能量

2.10.2 静电场的能量密度

2.10.3 静电力

2.11 恒定电场

2.11.1 电流与电流密度矢量

2.11.2 恒定电场的基本性质

2.11.3 恒定电场的边界条件

2.11.4 静电场比拟法与电导

2.11.5 损耗功率与焦耳定律

习题

第3章 恒定磁场

第4章 静态场的边值问题及其解法

第5章 时变电磁场

第6章 无界媒质中的均匀平面波

第7章 均匀平面波在分界面的反射与折射

第8章 导行电磁波

第9章 电磁辐射

附录A 矢量基本运算公式

附录B 洛伦兹规范

附录C 无线电频段划分

附录D 常用导体材料的参数

附录E 常用介质材料的参数

附录F 常用物理常数

附录G 维吸收边界条件UPML的实现

附录H 习题参考答案

参考文献

本书以基本电磁现象的普遍规律为基础，分析和阐述电磁场与电磁波的基本概念、原理及其基本应用，注重展现电磁场理论与微波技术领域的最新科技成果。全书共分9章，主要内容安排如下：第1章介绍正交坐标系和矢量分析的基本方法、基本定理；第2章分析静电场、恒定电场的基本方程及其性质，讨论静态电场的边界条件，介绍电位、电偶极子、静电场中的导体及电容、电场能量及电场力等；第3章分析恒定磁场的基本方程及其性质，讨论恒定磁场的边界条件，介绍矢量磁位、电感、磁场能量及磁场力等；第4章介绍静态场的边值问题，阐述镜像法、分离变量法、有限差分法及其应用等；第5章以麦克斯韦方程组为核心研究时变电磁场的性质，并分析其边界条件，介绍坡印亭矢量、交变场的位等；第6章介绍平面电磁波在无界媒质中的传播，包括平面波的性质、电磁波的极化、平面波在良介质及良导体中的传播特性等，并介绍时域有限差分法；第7章研究电磁波在理想导体表面、理想介质分界面及导电媒质分界面的反射和折射，分析入射空间及透射空间场的性质，并介绍菲涅耳公式、人工电磁材料等；第8章介绍导行电磁波的种类、双导体传输线的性质，分析波导管中电磁场的分布规律、电磁波的传播特性，介绍导波传输系统、谐振腔的基本应用及基片集成波导的概念；第9章介绍电磁波的辐射，包括电偶极子、磁偶极子辐射、电磁场的对偶性、对称振子天线的辐射特性、天线基本参数及应用等。本书可以作为电子科学与技术、电子信息工程、通信工程、电磁场与无线技术等专业的教材，也可供从事电波传播、射频技术、微波技术、电磁兼容技术的科研和工程技术人员参考。

《高等院校信息与通信工程系列教材：电磁场与电磁波》特色：
易教易学：系统阐述理论的同时，注重内容的实用性和可读性，减少理论公式的繁杂数学推导，为公式赋予明确的物理含义，便于理解和运用。
前后衔接：强调知识内容和分析方法的前后连贯性，并妥善处理好与前期课程和后续课程的衔接关系。
　认知规律：从认识和理解的规律编排内容，将数学工具工程化，将抽象问题形象化，将复杂问题简单化，将孤立问题系统化，并打上作者理解的“标签”。
层次分明：以“场”与“波”为主线，以麦克斯韦方程为纽带，对各知识层次按照由浅入深、循序渐进的方式进行划分，环环相扣，前后呼应。技术前沿介绍电磁科学领域的新进展，激发学习兴趣，启迪创新思想。