应用电磁学基础

第1章导论：波与相量

概论

1.1电磁学历史时间线

1.1.1经典时期电磁学

1.1.2现代电磁学

1.2量纲、单位和符号

1.3电磁学的本质

1.3.1引力场：有益的类比

1.3.2电场

1.3.3磁场

1.3.4静态场和动态场

1.4行波

1.4.1无耗媒质中的正弦波

1.4.2有耗媒质中的正弦波

1.5电磁频谱

1.6复数回顾

科技摘要1LED照明

1.7相量回顾

1.7.1求解步骤

1.7.2行波的相量表示

科技摘要2太阳能电池

第2章传输线

2.1概论

2.1.1波长的作用

2.1.2传播模式

2.2集中参数模型

2.3传输线方程

2.4波在传输线上的传播

2.5无耗微带线

2.6无耗传输线：总则

2.6.1电压反射系数

2.6.2驻波

2.7无耗传输线的波阻抗

科技摘要3微波炉

2.8无耗传输线的特殊情况

2.8.1短路线

2.8.2开路线

2.8.3短路／开路技术的应用

2.8.4长度为nλ／2的传输线

2.8.51／4波长变换器

2.8.6匹配传输线Zt=Zo

2.9无耗传输线上的功率流

2.9.1瞬时功率

2.9.2时间平均功率

2.10史密斯圆图

2.10.1参数方程

2.10.2波阻抗

2.10.3SWR，电压最大值和最小值

2.10.4阻抗到导纳的变换

2.11阻抗匹配

2.11.1集总元件匹配

2.11.2单支节匹配

2.12传输线上的瞬态

2.12.1瞬态响应

2.12.2弹射图

科技摘要4电磁除癌器

第3章矢量分析

概论

3.1矢量代数的基本法则

3.1.1两个矢量相等

3.1.2矢量的加法和减法

3.1.3位置矢量与距离矢量

3.1.4矢量乘法

3.1.5标量和矢量的三重积

3.2正交坐标系

3.2.1直角坐标系

3.2.2圆柱坐标系

3.2.3球坐标

科技摘要5全球定位系统

3.3坐标系间的变换

3.3.1直角坐标到圆柱坐标间的变换

3.3.2直角坐标到球坐标的变换

3.3.3圆柱坐标到球坐标的变换

3.3.4两点间的距离

3.4标量场的梯度

3.4.1圆柱坐标系和球坐标系中的梯度

3.4.2梯度运算的性质

3.5矢量场的散度

科技摘要6X射线计算机断层扫描

3.6矢量场的旋度

3.6.1旋度的矢量恒等式

3.6.2斯托克斯定理

3.7拉普拉斯算子

第4章静电学

4.1麦克斯韦方程组

4.2电荷和电流分布

4.2.1电荷密度

4.2.2电流密度

4.3库仑定律

4.3.1多个点电荷的电场

4.3.2分布电荷的电场

4.4高斯定律

4.5标量电位

4.5.1用电场表示的电位

4.5.2点电荷的电位

4.5.3连续电荷分布的电位

4.5.4用电位表示的电场

4.5.5泊松方程

4.6导体

4.6.1漂移速度

4.6.2电阻

4.6.3焦耳定律

科技摘要7电阻传感器

4.7电介质

4.7.1极化电场

4.7.2介质的击穿

4.8电场的边界条件

4.8.1介质—导体边界

4.8.2导体—导体边界

4.9电容

4.10静电势能

科技摘要8超级电容器电池

4.11镜像法

科技摘要9电容传感器

第5章静磁学

概论

5.1磁场力和磁力矩

5.1.1作用于载流导体的磁场力

5.1.2载流回路的磁力矩

5.2比奥—萨伐定律

5.2.1面电流和体电流分布产生的磁场

5.2.2磁偶极子的磁场

5.2.3平行导体间的磁场力

5.3麦克斯韦静磁场方程

5.3.1磁场的高斯定律

5.3.2安培定律

科技摘要10电磁铁

5.4矢量磁位

5.5材料的磁特性

5.5.1电子轨道磁矩和自旋磁矩

5.5.2磁导率

5.5.3铁磁材料的磁滞现象

5.6磁场的边界条件

5.7电感

5.7.1螺线管内部的磁场

5.7.2自感

5.7.3互感

5.8磁能

科技摘要11感应传感器

……

第6章时变场的麦克斯韦方程组

第7章平面波的传播

第8章波的反射与透射

第9章辐射与天线

第10章卫星通信系统及雷达传感器

附录A符号、物理量、单位及缩写

附录B部分常用材料的材料参数

附录C数学公式

附录D选定习题答案

参考文献

索引

梯度、散度、旋度和拉普拉斯算子

本书是根据美国密歇根大学教授Fawwaz Ulaby主编的Fundamentals of Applied Electromagnetics，6E翻译而成的。 Fawwaz Ulaby是密歇根大学电子工程和计算机科学学院的Arthur Thurnau教授、美国工程院院士和IEEE Thomas Edison奖章获得者。Ulaby教授有四十余年丰富的教学经验，本书是他的经典著作，于1997年出版第1版。本书已经被美国几十所大学的电气工程系作为教材。 全书共10章。适用于两个学期6学分的教学，或者1个学期4学分的教学。第1章导论，回顾了复数和相量分析； 第2章介绍了电路和电磁学之间的天然桥梁——传输线的内容； 第3章矢量分析是本书的数学基础； 第4章由时变场的麦克斯韦方程组出发，将静电学和静磁学作为特例，分别在第4、第5章进行了讨论； 第6章介绍了时变场的理论基础，并为第7~第9章的学习做好准备； 第7、第8章分别分析了平面波在电介质和导电媒质中的传播，以及平面波在不同媒质分界面上的反射和透射特性，并且介绍了光纤、波导和谐振腔的传输特性； 第9章论述了导线中电流辐射的原理，如偶极子天线以及孔径天线的辐射等； 第10章概述了卫星通信和雷达传感两个系统实例，让学生领略电磁学的具体应用。 本书第6版延续了之前版本的核心内容和写作风格，并引入了新的设计，本版的新增内容包括： (1) 42个CD交互仿真模块。允许学生以交互方式分析和设计传输线电路； 生成由电荷和电流产生的电场和磁场的空间分布图案； 将空间函数的散度、梯度和旋度展现在可视化的二维和三维空间； 观察在无耗和有耗媒质中传播的平面波的时间和空间波形； 计算和显示矩形波导中场的分布； 生成线形天线和抛物面天线的辐射模式等。 (2) 新增或更新的科技摘要。17个精心挑选的科技摘要涉及LED照明、太阳能电池、微波炉、电磁除癌器、X射线计算机断层扫描、超级电容器电池、电阻传感器、电容传感器、激光、条形码阅读器等前沿内容。 (3) 书中插图和图表色彩丰富、完整精美，更好地传达了核心概念及内容。 (4) 增加或更新了各个章节的习题，以加强学生对电磁场理论及应用的理解和掌握。 (5) 更新了有关的参考文献。 “应用电磁学基础”是电气电子、信息以及计算机工程专业最重要的基础课程之一。本书内容简洁明晰，对概念原理的论述非常清楚，分析深入浅出，CD交互仿真模块的可操作性强，科技摘要新颖前沿。本书可作为高等院校电气电子、通信、计算机和相关专业本科生的专业基础教材，也可作为电气电子、通信领域有关学科教师、工程技术人员的重要参考书。

《信息技术和电气工程学科国际知名教材中译本系列:应用电磁学基础(第6版)》由清华大学出版社出版。