電磁場與電磁波基礎教程

前言

　　本書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是為適應現(xiàn)代的科學環(huán)境與教學理念而編寫的一本適用于通信、電子、自動化控制等專業(yè)的本科生教材。希望通過本書表達出在教學實踐過程中所形成的一些實用的教學理念，并使之盡可能適應目前本科生的學習特點?！　‰姶艌隼碚撝员徽J為難懂、難教、難學，是因為電磁場與電磁波雖客觀存在，但卻不能親眼所見，其存在的規(guī)律必須用復雜的數(shù)學工具來描述。因此，本書在編寫過程中力求把數(shù)學工具的使用及其所代表的物理含義闡述清楚，注重物理概念的講解和對物理定律的理解，及時總結各種場的分析3-法，并結合工程實際把理論用在實處?！　”緯谝徽螺^為完整地介紹了矢量分析，包括矢量的各種運算的定義、運算法則和有關場論的若干定理，強調(diào)了梯度、散度（通量）和旋度（環(huán)量）的物理意義及其在正交坐標系中的計算式，指出了矢量場的一般分析方法?！　〉诙轮恋谒恼轮v述靜態(tài)場，強調(diào)分析3-法的同一性，即先從實驗定律、實驗現(xiàn)象出發(fā)抽象出物理場（靜電場、恒定電場和恒定磁場），然后按照亥姆霍茲定理內(nèi)容研究該矢量場的基本方程及邊界條件。邊值問題的基本的求解3-法分離變量法和鏡像法放在靜電場中講解，并在恒定電場和恒定磁場中具體應用。之后分析靜態(tài)場中的分布參數(shù)電容、電導和電感，最后討論能量和力?！　〉谖逭聲r變電磁場仍由實驗定律（法拉第電磁感應定律）出發(fā)，演繹出時變電磁場的基本方程——麥克斯韋方程組，并導出邊界條件。在導出無源區(qū)的麥克斯韋方程滿足波動方程后，介紹了電磁波的一般概念，最后從動態(tài)位是滯后位的理論中以例題的形式簡單介紹了偶極子天線的輻射概念?！　〉诹聦ｉT介紹平面波，包括均勻平面波的一般傳播特性和均勻平面波在介質(zhì)分界面或導體表面上的垂直入射和斜入射問題?！　〉谄哒聦ｉT介紹導行波，包括平面波在矩形波導、圓波導、同軸線、諧振腔等導波裝置中的模式場?！　”緯诰帉懮暇哂幸韵绿攸c：　　1.插圖豐富，除各種說明圖例外，對各種場分布也盡可能多地給出圖例，使抽象的場變得形象、具體。　　2.每一節(jié)都留有思考與練習題，這部分題目大致分為三種類型，一種是對本節(jié)中的公式的簡單應用，一種是對文中未盡的理論的補充證明，一種是對文中內(nèi)容的進一步探討和實際應用。

內(nèi)容概要

本書為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。本書對電磁場與電磁波的基本理論做了系統(tǒng)介紹，全書共有7章，內(nèi)容包括矢量分析、靜電場、恒定電場、恒定磁場、時變電磁場、平面波和導行波。除每章有本章小結外，每節(jié)都附有思考與練習題，供讀者對本節(jié)內(nèi)容作進一步探討和復習鞏固之用。為便于讀者自學，書末附有重要的矢量恒等式、貝塞爾函數(shù)、基本常數(shù)(量)的符號和單位等附錄及參考答案。    本書可作為通信、電子、自動化控制等專業(yè)的“電磁場與電磁波”課程的本科生教材，也可作為相近專業(yè)的教學參考書。

書籍目錄

第一章　矢量分析  第一節(jié)　標量場和矢量場  第二節(jié)　矢量運算  第三節(jié)　正交曲線坐標系  第四節(jié)　微分元和積分運算  第五節(jié)　標量場的梯度  第六節(jié)　矢量場的散度  第七節(jié)　矢量場的旋度  第八節(jié)　若干定理  小結  習題一第二章　靜電場  第一節(jié)　  庫侖定律  第二節(jié)　真空中靜電場的基本方程  第三節(jié)　電  位  第四節(jié)　介質(zhì)中的高斯定律  第五節(jié)　靜電場的邊界條件  第六節(jié)　泊松方程拉普拉斯方程  第七節(jié)　分離變量法  第八節(jié)　鏡像法  第九節(jié)　多導體系統(tǒng)部分電容  第十節(jié)　靜電場能量、靜電力  小結  習題二第三章　恒定電場　第一節(jié)　電流密度　第二節(jié)　恒定電場的基本方程　第三節(jié)　恒定電場的邊界條件　第四節(jié)　恒定電場與靜電場的比擬　小結　習題三第四章　恒定磁場　第一節(jié)　安培力定律、磁感應強度　第二節(jié)　真空中磁場的基本方程　第三節(jié)　矢量磁位　第四節(jié)　磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律　第五節(jié)　恒定磁場的邊界條件　第六節(jié)　標量磁位　第七節(jié)　電  感　第八節(jié)　磁場能量和磁場力　小結　習題四第五章　時變電磁場  第一節(jié)　法拉第電磁感應定律  第二節(jié)　位移電流  第三節(jié)　麥克斯韋方程組  第四節(jié)　時變電磁場的邊界條件  第五節(jié)　正弦電磁場的復數(shù)表示法  第六節(jié)　坡印廷定理  第七節(jié)　動態(tài)位  小結  習題五第六章　平面波  第一節(jié)　完純介質(zhì)中的均勻平面波  第二節(jié)　電磁波的極化  第三節(jié)　導電媒質(zhì)中的均勻平面波  第四節(jié)　均勻平面波的垂直入射  第五節(jié)　均勻平面波對多層介質(zhì)的垂直入射  第六節(jié)　均勻平面波的斜入射  第七節(jié)　群  速  小結  習題六第七章　導行波  第一節(jié)　導行波的基本特性  第二節(jié)　矩形金屬波導  第三節(jié)　圓波導  第四節(jié)　  同軸傳輸線  第五節(jié)　諧振腔  小結  習題七附錄習題答案參考文獻

章節(jié)摘錄

　　矢量分析是研究場論的重要數(shù)學工具，它以矢量代數(shù)為基礎，以矢量微積分為主要研究內(nèi)容，是專門應場論的研究而生的一種數(shù)學語言。利用這種語言，可以把千百年來人類觀測電磁效應所得出的規(guī)律，用簡潔明快的符號精確地表述出來。這樣做不僅可以使電磁理論系統(tǒng)化，還便于我們對其深刻理解和應用，從而有利于進一步的深入研究和探索?！　〉谝还?jié)標量場和矢量場　　什么是場？在數(shù)學上，一個場就是一個函數(shù)；在物理上，場描述在空間某一區(qū)域內(nèi)所有點上的一個物理量（稱為場量）。因此，場的重要屬性，一是占有一定的空間，二是可以表達成函數(shù)形式，并且，除了有限個點、線、面外，場量應處處連續(xù)、可微?！　∫?、場的分類　　按照場量在空間是否具有方向，場可分為標量場和矢量場?！　肆繄龅膱隽渴菢肆?，即場域內(nèi)每個點對應的物理量是一個數(shù)。如溫度場、密度場、電位場等，都是常見的標量場。　　矢量場的場量是矢量，即場域內(nèi)每個點對應的物理量必須同時用大小和方向來描述。如速度場、加速度場、重力場、電場和磁場等，都是矢量場?！　“凑請隽渴欠耠S時間變化，場又可分為靜態(tài)場和時變場?！　§o態(tài)場的場量不隨時間變化，也稱時不變場，可有靜態(tài)標量場和靜態(tài)矢量場。本書將在第二、三、四章分別討論由靜止電荷產(chǎn)生的靜電場和恒定電流產(chǎn)生的恒定電場及恒定磁場。　　時變場的場量隨時間變化，也稱動態(tài)場，可有時變標量場和時變矢量場。本書將在第五、六、七章討論有關時變電磁場和電磁波的理論。

圖書封面

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