電磁場與電磁波

前言

現(xiàn)代電子技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展迅速，門類諸多，但都離不開電磁波的發(fā)射、傳播、接收和控制。兇此，電磁場理論是電類各專業(yè)技術(shù)人員必須掌握的基礎(chǔ)理論之一，“電磁場”課程是高等院校通信與電子信息類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。本書根據(jù)2007年4月召開的高等學(xué)校信息類系列教材編審工作會議審定的編寫大綱進行編寫。編寫的宗旨就是使讀者獲得足夠的電磁場基礎(chǔ)理論知識。本書共9章，通信工程及電子信息專業(yè)本科教學(xué)參考學(xué)時數(shù)為64學(xué)時。全書重點講述了電磁場與電磁波的基本規(guī)律、基本概念和分析方法。第1章是矢量分析與場論，它是學(xué)習(xí)本課程的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識；第2、3、4、5章為靜態(tài)場，主要介紹靜電場、恒定電流的電場和磁場的基本概念、分析與計算方法；第6章是時變電磁場，是本書的核心，全面論述了電磁理論中的基本方程及其邊界條件；第7章研究均勻平面電磁波在無界媒質(zhì)中的傳播特性和均勻平面電磁波在平面分界面的反射、折射等特性；第8章研究導(dǎo)行電磁波的特性以及波導(dǎo)、諧振腔等；第9章是電磁波的輻射和散射。各章后都附有大量的習(xí)題。通過對本教材中各部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，讀者對電磁場基本理論有一個整體的概念。本書也滲透著編者多年的教學(xué)心得，希望能為該類專業(yè)的教學(xué)和發(fā)展起到一些作用。對于本教材的內(nèi)容，本科生、研究生可以根據(jù)不同的教學(xué)要求靈活選用。另外，可根據(jù)自身的教學(xué)條件，結(jié)合實驗和仿真技術(shù)，通過多媒體教學(xué)使學(xué)生對這些理論有更加深刻的理解和認識。本書由馬海武任主編。馬海武編寫第1、6、7、8、9章，毛力編寫第2、3、4、5章。全書由馬海武統(tǒng)編定稿。在本書的編寫過程中，得到了許多相關(guān)人士的大力協(xié)助和支持，在此表示誠摯的謝意。特別感謝王民、王慧琴、王稚慧等給予的支持和幫助，他們?yōu)楸緯木帉懱峁┝嗽S多教學(xué)心得。限于編者的水平，書中不妥和錯誤之處在所難免，敬請廣大讀者及同行批評指正。

內(nèi)容概要

　　本書是編者在總結(jié)長期教學(xué)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，為通信及電子信息類專業(yè)編寫的專業(yè)基礎(chǔ)課教材。本書全面講述了電磁場與電磁波的基本規(guī)律、基本概念和分析方法，主要內(nèi)容包括矢量分析、靜電場、恒定電流的電場、恒定電流的磁場、靜態(tài)場邊值問題的解、時變電磁場、平面電磁波、導(dǎo)行電磁波、電磁波的輻射等。各章　后均附有習(xí)題?！　”緯勺鳛楦叩仍盒Ｍㄐ排c電子信息類以及相關(guān)專業(yè)本科或研究生的教材，也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)電磁場基礎(chǔ)理論及應(yīng)用的參考書。

書籍目錄

第1章　矢量分析與場論　　1.1　矢量代數(shù)　　　1.1.1　矢量的加、減法　　　1.1.2　數(shù)量與矢量的乘積　　　1.1.3　矢量的投影　　　1.1.4　兩矢量的標量積　　　1.1.5　兩矢量的矢量積　　1.2　矢量分析　　　1.2.1　矢性函數(shù)　　　1.2.2　矢性函數(shù)的導(dǎo)數(shù)與微分　　　1.2.3　矢性函數(shù)的積分　　1.3　場　　　1.3.1　場的概念　　　1.3.2　數(shù)量場的等值面　　　1.3.3　矢量場的矢量線　　1.4　數(shù)量場的方向?qū)?shù)和梯度　　　1.4.1　方向?qū)?shù)　　　1.4.2　梯度　　1.5　矢量場的通量和散度　　　1.5.1　通量　　　1.5.2　散度　　1.6　矢量場的環(huán)量及旋度　　　1.6.1　環(huán)量　　　1.6.2　旋度　　1.7　幾種重要的矢量場　　　1.7.1　有勢場　　　1.7.2　管形場　　　1.7.3　調(diào)和場　　1.8　哈密頓算子　　1.9　正交曲線坐標系　　　1.9.1　正交曲線坐標的概念　　　1.9.2　柱面坐標系和球面坐標系　　1.10　亥姆霍茲定理　　習(xí)題　第2章　靜電場　　2.1　引言　　2.2　庫侖定律與電場強度　　　2.2.1　庫侖定律　　　2.2.2　電場強度　　2.3　電通量與電通量密度　　　2.3.1　電通量　　　2.3.2　電通量密度　　2.4　電位　　　2.4.1　靜電場基本方程　　　2.4.2　電位　　　2.4.3　電位方程　　2.5　電偶極子　　2.6　靜電場中的物質(zhì)　　　2.6.1　靜電場中的導(dǎo)體　　　2.6.2　介質(zhì)的極化　　　2.6.3　極化介質(zhì)產(chǎn)生的電位　　　2.6.4　介質(zhì)中的場方程　　　2.6.5　D與E的關(guān)系，介電常數(shù)　　2.7　邊界條件　　　2.7.1　E和D的邊界條件　　　2.7.2　電位的邊界條件　　2.8　電場中儲能與能量密度　　　2.8.1　電場能量　　　2.8.2　能量密度　　　2.8.3　電場力　　2.9　電容與電容器　　　2.9.1　電容　　　2.9.2　電位系數(shù)　　　2.9.3　電容系數(shù)和部分電容　　2.10　靜電場的應(yīng)用　　　2.10.1　帶電粒子的偏轉(zhuǎn)　　　2.10.2　陰極射線示波器　　　2.10.3　噴墨打印機　　　2.10.4　分選礦物　　　2.10.5　靜電除塵　　　2.10.6　靜電復(fù)印　　習(xí)題　第3章　恒定電流的電場　第4章　恒定電流的磁場　第5章　靜態(tài)場邊值問題的解　第6章　時變電磁場　第7章　平面電磁波　第8章　導(dǎo)行電磁波　第9章　電磁波的輻射　附錄1　常用矢量公式　附錄2　常用數(shù)學(xué)公式　附錄3　量和單位　附錄4　無線電頻段的劃分　參考文獻　

章節(jié)摘錄

插圖：靜止電荷或恒定電流產(chǎn)生的電場和磁場是靜態(tài)的，電場和磁場是相互獨立的，兩者的基本方程之間沒有聯(lián)系。當(dāng)電荷和電流隨時間變化時，空間的電場和磁場就是時變場。在恒定場情形，電場和磁場相互間是沒有作用和影響的，可以分開研究。而時變場則不一樣，電場和磁場之間存在相互作用；磁場變化時會感應(yīng)出電場（電磁感應(yīng)）；而電場變化時也會產(chǎn)生磁場。這樣，電場和磁場相互影響成為電磁場的兩個不可分割的部分。電場與磁場的相互作用與它們變化的快慢有密切的關(guān)系。當(dāng)緩慢變化時，時變場稱為準恒定場。在準恒定場中沒有輻射現(xiàn)象，電場和磁場分別主要由電荷和電流決定；它們問的相互作用是次要的因素。當(dāng)變化很快時，電場與磁場的相互作用變?yōu)橹饕蛩兀姶挪ǖ漠a(chǎn)生就是這種相互作用的結(jié)果。法拉第（M.Faraday）首先發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，得出電磁感應(yīng)定律。麥克斯韋（JamesClerk Maxwell）提出變化的電場產(chǎn)生磁場的假設(shè)，全面地研究了電與磁的相互作用，總結(jié)成為麥克斯韋方程組。麥克斯韋方程組的解表示了一個空間傳播的波，麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在。此后，赫茲用實驗方法產(chǎn)生了電磁波，從實踐上證明了麥克斯韋理論的正確性。麥克斯韋方程組是宏觀電磁現(xiàn)象的一個全面總結(jié)，是經(jīng)典電磁理論的基礎(chǔ)。本章主要介紹法拉第電磁感應(yīng)定律、麥克斯韋關(guān)于位移電流的假設(shè)、麥克斯韋方程組、能流、波動方程等。

編輯推薦

《電磁場與電磁波》為人民郵電出版社出版。

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