电磁场

第1章矢量分析

1.1矢量的表示及其代数运算

1.1.1矢量的表示和距离矢量

1.1.2矢量的代数运算

1.2标量场和矢量场

1.3标量场的梯度

1.3.1梯度的定义

1.3.2梯度的基本公式

1.4矢量场的通量、散度与散度定理

1.4.1通量

1.4.2散度

1.4.3散度运算的基本公式

1.4.4散度定理与梯度积分公式

1.5矢量场的环量、旋度与斯托克斯定理

1.5.1环量

1.5.2旋度

1.5.3旋度运算的基本公式

1.5.4斯托克斯定理与旋度定理

1.6标量场、矢量场的重要性质和定理

1.6.1两个重要性质

1.6.2三个重要定理

1.7E交曲线坐标系

1.7.1正交曲线坐标系的单位矢量和度量因子

1.7.2正交曲线坐标系中场论的表达式

习题

第2章电磁场的基本方程和电磁场运动的基本规律

2.1电磁场的基本方程

2.1.1电磁场的源电荷和电流

2.1.2静态场的基本方程

2.1.3电磁感应定律与全电流定律

2.1.4麦克斯韦方程组与边界条件

2.2坡印亭定理和坡印亭矢量

2.2.1坡印亭定理

2.2.2坡印亭矢量

2.3波动方程与电磁位函数

2.3.1波动方程

2.3.2电磁位函数及其方程

2.4时谐(正弦)电磁场的复数表示

2.4.1复数形式的麦克斯韦方程组

2.4.2复数形式的边界条件

2.4.3E和H的矢量亥姆霍兹方程

2.4复坡印亭矢量和复坡印亭定理

习题

第3章静电场与恒定电场

3.1静电场的基本方程

3.2电位与电位方程

3.2.1电位

3.2.2电位方程

3.3电介质中的电场

3.3.1电偶极子的电位和电场强度

3.3.2电场中的电介质

3.4静电场的边界条件

3.4.1场矢量D与E的边界条件

3.4.2电位∮的边界条件

3.5静电场中的导体与带电系统中的电容

3.5.1静电场中导体的特点

3.5.2电容器和电容

3.5.3部分电容

3.6静电场边值问题的解法

3.6.1分离变量法

3.6.2镜像法

3.7静电场的能量、能量密度与电场力

3.7.1静电场的能量和能量密度

3.7.2利用虚位移法求电场力

3.8恒定电场

3.8.1恒定电场的形成

3.8.2恒定电场的基本方程

3.8.3恒定电场的边界条件

3.9静电比拟与接地电阻

习题

第4章静磁场

4.1静磁场的基本方程

4.2静磁场的矢量磁位及其方程

4.2.1矢量磁位

4.2.2矢量磁位方程

4.3磁介质中的静磁场

4.3.1磁偶极子

4.3.2磁介质中静磁场的性质

4.4静磁场的边界条件

4.4.1E和H的边界条件

4.4.2A的边界条件

4.5标量磁位及其方程

4.5.1标量磁位

4.5.2标量磁位方程

4.5.3镜像法

4.6电感

4.6.1自感

4.6.2互感

4.7静磁场的能量、能量密度和磁场力

4.7.1静磁场的能量与能量密度

4.7.2用虚位移法求磁场力

4.8磁路

习题

第5章平面电磁波

5.1理想媒质中的平面波

5.1.1平面波的电磁场

5.1.2平面波的传播特性参数与传播特性

5.1.3沿任意方向传播的平面波

5.2导电媒质中的平面波

5.2.1导电媒质的分类

5.2.2平面波在导电媒质中的传播特性

5.3平面波的极化

5.3.1线极化

5.3.2圆极化

5.3.3椭圆极化

5.4平面波的反射与透射

5.4.1平面波在两种媒质的平面交界面上的斜入射

5.4.2平面波在两种媒质的平面交界面上的垂直入射(正入射)

5.5全反射和全透射

5.5.1全反射

5.5.2全透射

5.6多层介质表面的垂直人射(正入射)

习题

第6章导行电磁波

6.1柱形传输系统中的导波及其特性

6.1.1柱形传输系统中导波的电磁场

6.1.2导波的分类及其特性

6.2TEM模传输线的理论基础

6.2.1传输线的分布参数及其等效电路

6.2.2一般形式的传输线方程及其解

6.2.3输入阻抗和反射系数

6.2.4均匀无耗传输线终端接不同负载时的工作状态

6.2.5传输线的传输功率

6.2.6传输线的阻抗匹配

6.2.7传输线上的瞬态现象

6.3矩形波导中的导波

6.3.1矩形波导中的模式及其场分布

6.3.2传输特性

6.3.3矩形波导的主模TE10模(H10模)

6.3.4矩形波导的传输功率和导体衰减

6.4其他TEM模和准TEM模传输线中的导波

6.4.1同轴线中的导波

6.4.2带状线和微带线中的导波

习题

第7章电磁波辐射的基本理论

7.1电磁波辐射和天线的基本概念

7.1.1辐射的基本概念

7.1.2天线的分类

7.1.3时谐场的滞后位

7.2电流元的辐射

7.2.1电流元的电磁场

7.2.2电流元的辐射方向图

7.2.3电流元的辐射功率和辐射电阻

7.3电磁对偶性原理与磁流元的辐射

7.3.1电磁对偶性原理

7.3.2磁流元的辐射

7.4天线的基本参数

7.4.1天线的方向图及其有关参数

7.4.2效率

7.4.3增益系数

7.4.4等效高度

7.4.5输人阻抗

7.5对称振子天线

7.5.1对称振子的电流分布与远区辐射场

7.5.2对称振子的方向图与辐射电阻

7.6天线阵

7.6.1二元阵

7.6.2导电体对天线的影响

7.6.3均匀直线阵

7.7互易定理

习题

附录A主要矢量分析公式

附录B常用正交曲线坐标系中的场论恒等式

附录C空间δ函数的定义与性质

C.1一维空间δ函数

C.2多维空间δ函数

附录D常用材料的参数和物理常数

参考文献

　　本书共分7章。第1章是矢量分析基础，主要介绍学习本课程的数学理论和工具；第2章介绍电磁场的基本方程和电磁场运动的基本规律，在较系统地引出电磁场的基本定律、定理以及麦克斯韦方程组和不同媒质交界面处的边界条件的基础上，介绍时变电磁场的坡印亭定理、波动方程、位函数和时谐电磁场的复数表示。第3章和第4章是静态场的内容，主要讨论静电场、恒定电场和静磁场的基本规律、场的求解、位函数及其方程，以及电容、电导、电感和磁路的计算等。第5～7章是平面电磁波、导行电磁波和电磁波辐射方面的内容，这三章介绍了电磁场理论中有关波的主要内容，它们是研究电磁波各种基本问题的基础。本书借鉴国内外优秀教材的成功之处，并结合作者多年从事电磁场教学的经验编写而成。　　本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，主要介绍电磁场理论涉及的基本规律、基本分析方法和基本计算方法。　　全书共分7章。包括：矢量分析、电磁场的基本方程和电磁场运动的基本规律、静电场与恒定电场、静磁场、平面电磁波、导行电磁波、电磁波辐射的基本理论。本书力求内容精练、物理概念清晰，每章均精选了大量的例题和习题，涵盖核心教学内容，难易适中，便于自学。　　本书可作为电子信息与电气类专业的本科生教材，也可供其他相关专业教学使用。