工程电磁场与电磁波

第1章 矢量分析

1. 1 矢量的概念

1. 1. 1 标量

1. 1. 2 矢量

1. 2 矢量运算

1. 2. 1 矢量加法

1. 2. 2 矢量减法

1. 2. 3 标量和矢量的乘积

1. 2. 4 两矢量的标量积

1. 2. 5 两矢量的矢量积

1. 2. 6 三矢量的乘积

1. 3 矢量微分元

1. 3. 1 直角坐标系

1. 3. 2 圆柱坐标系

1. 3. 3 球坐标系

1. 3. 4 广义正交曲线坐标系

1. 4 矢量在不同坐标系中的变换

1. 4. 1 圆柱坐标系与直角坐标系间的变换

1. 4. 2 球坐标系与直角坐标系间的变换

1. 5 标量场的梯度

1. 5. 1 标量场的等值面

1. 5. 2 标量场的梯度

1. 6 矢量场的散度

1. 6. 1 矢量场的矢线

1. 6. 2 通量

1. 6. 3 矢量场的散度

1. 6. 4 散度定理

1. 7 矢量场的旋度

1. 7. 1 矢量场的环量

1. 7. 2 矢量场的旋度

1. 7. 3 斯托克斯定理

1. 8 重要矢量恒等式

1. 8. 1 两个零恒等式

1. 8. 2 拉普拉斯算子

1. 8. 3 常用的矢量恒等式

习题

第2章 电磁学基本理论

2. 1 电场的基本物理量

2. 1. 1 电场强度

2. 1. 2 电位

2. 2 磁场的基本物理量

2. 2. 1 磁感应强度

2. 2. 2 矢量磁位

2. 3 安培环路定律

2. 3. 1 安培环路定律

2. 3. 2 位移电流

2. 3. 3 全电流定律

2. 4 法拉第电磁感应定律

2. 4. 1 法拉第电磁感应定律

2. 4. 2 法拉第电磁感应定律的推广

2. 5 电流连续性方程

2. 6 高斯定律

2. 6. 1 电场的高斯定律

2. 6. 2 磁场的高斯定律

2. 7 麦克斯韦方程组的积分形式

2. 8 麦克斯韦方程组的微分形式

习题

第3章 媒质的电磁性质和边界条件

3. 1 电场中的导体

3. 1. 1 静电场中的导体

3. 1. 2 恒定电场中的导体

3. 1. 3 电导率

3. 2 电场中的电介质

3. 2. 1 电介质的极化

3. 2. 2 束缚电荷

3. 2. 3 电位移矢量

3. 3 磁场中的磁介质

3. 3. 1 物质的磁化

3. 3. 2 磁场强度

3. 3. 3 磁介质的分类

3. 4 媒质中的麦克斯韦方程组

3. 5 电磁场的边界条件

3. 5. 1 电场法向分量的边界条件

3. 5. 2 电场切向分量的边界条件

3. 5. 3 标量电位的边界条件

3. 5. 4 磁场法向分量的边界条件

3. 5. 5 磁场切向分量的边界条件

3. 5. 6 矢量磁位的边界条件

3. 5. 7 标量磁位的边界条件

3. 5. 8 电流密度的边界条件

习题

第4章 静态场分析

4. 1 静态场特性

4. 1. 1 静态场的麦克斯韦方程

4. 1. 2 静电场基本方程

4. 1. 3 恒定电场基本方程

4. 1. 4 恒定磁场基本方程

4. 2 泊松方程和拉普拉斯方程

4. 2. 1 静电场的泊松方程和拉普拉斯方程

4. 2. 2 恒定电场的拉普拉斯方程

4. 2. 3 恒定磁场的矢量泊松方程

4. 3 静态场的重要原理和定理

4. 3. 1 对偶原理

4. 3. 2 叠加原理

4. 3. 3 惟一性定理

4. 4 镜像法

4. 4. 1 点电荷对无限大接地导体平面的镜像

4. 4. 2 线电荷对无限大接地导体平面的镜像

4. 4. 3 点电荷对无限大介质平面的镜像

4. 4. 4 线电流对无限大磁介质平面的镜像

4. 4. 5 点电荷对半无限大接地导体角域的镜像..

4. 4. 6 点电荷对导体球面的镜像

4. 4. 7 线电荷对导体圆柱面的镜像

4. 4. 8 带有等量异号电荷的平行长直导体圆柱间的镜像

4. 5 分离变量法

4. 5. 1 直角坐标系中的分离变量法

4. 5. 2 圆柱坐标系中的分离变量法

4. 5. 3 球坐标系中的分离变量法

4. 6 复变函数法

4. 6. 1 复变函数的性质

4. 6. 2 复变函数法

4. 6. 3 保角变换法

习题

第5章 场论和路论的关系

5. 1 引言

5. 2 电阻

5. 2. 1 欧姆定律

5. 2. 2 焦耳定律

5. 2. 3 电阻的计算

5. 3 电容

5. 3. 1 双导体的电容

5. 3. 2 部分电容

5. 4 电感

5. 4. 1 自感

5. 4. 2 互感

5. 5 基尔霍夫定律和麦克斯韦方程

5. 5. 1 基尔霍夫电流定律

5. 5. 2 基尔霍夫电压定律

习题

第6章 平面电磁波

6. 1 引言

6. 2 时变电磁场波动方程

6. 3 均匀平面波在无耗介质中的传播

6. 3. 1 波动方程的解

6. 3. 2 相位常数和相速

6. 3. 3 本质阻抗

6. 3. 4 坡印廷矢量

6. 4 均匀平面波在有耗媒质中的传播

6. 4. 1 复介电常数和复本质阻抗

6. 4. 2 波动方程及其解

6. 4. 3 低损耗媒质

6. 4. 4 高损耗媒质

6. 5 波的极化特性

6. 5. 1 线极化波

6. 5. 2 圆极化波

6. 5. 3 椭圆极化波

6. 5. 4 极化的分解

6. 6 均匀平面波对平面边界的垂直入射

6. 6. 1 对理想导体表面的垂直入射

6. 6. 2 对无限大理想介质分界面的垂直入射

6. 6. 3 对无限大有耗媒质分界面的垂直入射

6. 7 多层介质分界面上的垂直入射

6. 7. 1 边界条件法

6. 7. 2 等效阻抗法

6. 8 均匀平面波对平面边界的斜入射

6. 8. 1 垂直极化波的斜入射

6. 8. 2 平行极化波的斜入射

6. 8. 3 波的全反射

6. 8. 4 波的全透射

习题

第7章 规则波导和空腔谐振器

7. 1 规则波导中电磁波的一般特性

7. 1. 1 横电磁（TEM）波

7. 1. 2 横磁（TM）波和横电（TE）波

7. 2 矩形波导

7. 2. 1 TE波

7. 2. 2 TM波

7. 2. 3 矩形波导的传输特性

7. 3 TE10模

7. 3. 1 TE10模的场分量

7. 3. 2 TE10模的特点

7. 3. 3 矩形波导中的功率传输

7. 3. 4 波导损耗

7. 4 圆柱形波导

7. 4. 1 TM波

7. 4. 2 TE波

7. 4. 3 圆波导中的传输损耗

7. 4. 4 圆波导的几个主要模式

7. 5 空腔谐振器

7. 5. 1 矩形空腔谐振器

7. 5. 2 圆形空腔谐振器

7. 5. 3 谐振波长

7. 5. 4 品质因数

7. 5. 5 圆形谐振腔的三种常用谐振模式

习题

第8章 电磁波的辐射

8. 1 引言

8. 2 滞后位

8. 3 电偶极子的辐射

8. 3. 1 电偶极子的电磁场

8. 3. 2 近区场和远区场

8. 3. 3 方向性函数和方向图

8. 3. 4 辐射功率和辐射电阻

8. 3. 5 方向性系数和半功率波瓣宽度

8. 4 磁偶极子的辐射

8. 4. 1 对偶原理的应用

8. 4. 2 磁偶极子的辐射场

8. 5 对称振子天线的辐射

8. 5. 1 对称振子天线的辐射场

8. 5. 2 半波振子天线的辐射

8. 6 天线阵的辐射

8. 6. 1 二元阵的辐射场

8. 6. 2 均匀直线阵

习题

附录一 符号表

附录二 国际单位制（SI）

索引

参考书目

《工程电磁场与电磁波》具体内容为第一章矢量分析、第二章电磁学基本理论、第三章媒质的电磁性质和边界条件、第四章静态场分析、第五章场论和路论的关系、第六章平面电磁波、第七章规则波导和空腔谐振器、第八章电磁波的辐射。“电磁场与电磁波”是电子信息和通信等专业的一门技术基础课。《工程电磁场与电磁波》就是为这门课程编写的教材（参考学时76学时）。《工程电磁场与电磁波》由西北工业大学具有丰富教学经验的教师编写，在章节编排上与多数教材中采用的传统模式有所不同，先建立电磁学的基本理论——麦克斯韦方程，再分别对静态场和时变场进行讨论。书中对静电场、恒定电场和恒定磁场的知识没有分章编写，而是归纳在“第四章静态场分析”中，进行共性和个性的总结，以免与普通物理学重复。静态场问题主要突出边值问题的求解方法，尤其对镜像法和分离变量法的介绍相当详尽。《工程电磁场与电磁波》侧重于时变场的分析，对均匀平面波的传播规律、极化特性、能量传递关系、反射和折射规律等进行了详细讨论，并尽量结合工程应用实例。
《工程电磁场与电磁波》可供普通高等学校电子信息、通信等专业作为“电磁场与电磁波”课程的教材使用，也可供有关工程技术人员参考。