電磁場(chǎng)基礎(chǔ)

前言

　　本書是根據(jù)美國(guó)伊利諾伊大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系N. Narayana Rao博士主編的Fundamentals of Electromagneticsfor Electrical and Computer Engineering 2009版翻譯而成的?！　ao教授1965年獲得華盛頓大學(xué)電氣工程博士學(xué)位，同年加入伊利諾伊大學(xué)Urbana-Champaign分校（UIUC）電氣工程系(現(xiàn)為電氣和計(jì)算機(jī)工程系)。2007年Rao教授以電氣和計(jì)算機(jī)工程的Edward C. Jordan榮譽(yù)教授從UIUC退休。在伊利諾伊大學(xué)42年的任職期間，Rao教授致力于科研、教學(xué)、管理和國(guó)際活動(dòng)，教授了多門電氣工程課程，并開設(shè)了電磁場(chǎng)和波傳播的課程，出版了6個(gè)版本的Elements of Engineering Electromagnetics本科教材。Rao教授因?yàn)樗陔姶艑W(xué)教學(xué)和課程建設(shè)方面的出色貢獻(xiàn)而獲得了許多的獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)?！　ao教授匯集多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)編寫本書，用于一學(xué)期課程教學(xué)，是精簡(jiǎn)版的教科書。書中詳細(xì)介紹了電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)知識(shí)。以分析研究時(shí)變電磁場(chǎng)的麥克斯韋方程組為起點(diǎn)，將其他不同類型的場(chǎng)作為麥克斯韋方程組的解，使用靜態(tài)-準(zhǔn)靜態(tài)-波引出了物理結(jié)構(gòu)的頻率特性。采用笛卡兒坐標(biāo)系來(lái)處理物質(zhì)的空間特性，使得幾何結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于理解。本書主要內(nèi)容包括矢量和場(chǎng)的基本概念、時(shí)變場(chǎng)的麥克斯韋方程組的積分形式和微分形式、均勻平面波的傳播特性、傳輸線理論、波導(dǎo)原理、天線基礎(chǔ)。本書還在擴(kuò)展部分介紹了平面波在電離媒質(zhì)以及各向異性媒質(zhì)中的傳播、電磁兼容與屏蔽、串?dāng)_、色散等其他相關(guān)內(nèi)容。附錄中對(duì)圓柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系做了簡(jiǎn)要介紹，還介紹了三種坐標(biāo)系下旋度、散度和梯度的計(jì)算以及物理意義?！　‰姶艌?chǎng)理論是電氣電子、信息以及計(jì)算機(jī)工程專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程之一。本書內(nèi)容編排簡(jiǎn)潔清晰，概念原理論述清楚，分析深入淺出，概括和總結(jié)了電磁場(chǎng)理論在電子和計(jì)算機(jī)工程領(lǐng)域的發(fā)展歷程，是大學(xué)高年級(jí)本科生難得的專業(yè)基礎(chǔ)教材之一。本書適用范圍廣，可作為高等院校電子、通信、計(jì)算機(jī)和相關(guān)專業(yè)本科生的教材，可供有關(guān)學(xué)科教師、科研人員以及工程技術(shù)人員參考，還可作為電氣、電子、通信領(lǐng)域工程師的重要參考書?！　”緯那把?、第2章、第3章、第9章和附錄C由郭勇博士翻譯；第1章、第4章、第5章、第8章和附錄A以及索引由邵小桃副教授翻譯；第6章、第7章、第10章和附錄B由王國(guó)棟副教授翻譯，孟水仙碩士參與了第10章部分章節(jié)的翻譯工作。邵小桃副教授負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿和內(nèi)容的審校。為了與英文版教材對(duì)照，本書中的矢量符號(hào)沿用英文版中的黑正體。　　在此要特別感謝電子工業(yè)出版社的編輯、校對(duì)員和排版員，本書能夠順利出版，離不開各位的辛勤工作和大力支持?！　∮捎谧g者水平有限，時(shí)間較緊，雖然付出了最大的努力，但譯文中仍然不可避免地會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤和疏漏，敬請(qǐng)各位讀者指正。

內(nèi)容概要

本書詳細(xì)介紹了電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)知識(shí)，主要內(nèi)容包括矢量和場(chǎng)的基本概念、時(shí)變場(chǎng)的麥克斯韋方程組的積分和微分形式、均勻平面波的傳播特性、傳輸線理論、波導(dǎo)原理和天線基礎(chǔ)。本書還在擴(kuò)展部分介紹了平面波在電離媒質(zhì)以及各向異性媒質(zhì)中的傳播、電磁兼容與屏蔽、串?dāng)_、色散等其他相關(guān)內(nèi)容。附錄中對(duì)圓柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系做了簡(jiǎn)要介紹，還介紹了三種坐標(biāo)系下旋度、散度和梯度的計(jì)算以及物理意義?！　”緯谴髮W(xué)高年級(jí)本科生難得的專業(yè)基礎(chǔ)教材之一，可作為高等院校電子、通信、計(jì)算機(jī)和相關(guān)專業(yè)本科生的教材，可供有關(guān)學(xué)科教師、科研人員以及工程技術(shù)人員參考；還可作為電氣、電子、通信領(lǐng)域工程師的重要參考書。

作者簡(jiǎn)介

Rao教授主要從事電離層的傳播方面的科研工作，并在教學(xué)和課程建設(shè)方面獲得了許多獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)，如1989年因基在電氣工程教育和電離層傳播等方面的貢獻(xiàn)當(dāng)選IEEE會(huì)士。Rao教授是IEEE的終生會(huì)士和ASEE的終生會(huì)員。
　　作為伊利諾伊大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程系的Eaward C．Jordan榮譽(yù)

書籍目錄

第1章 矢量和場(chǎng) 　1.1 矢量代數(shù) 　1.2 笛卡兒坐標(biāo)系 　1.3 標(biāo)量場(chǎng)和矢量場(chǎng) 　1.4 正弦時(shí)變場(chǎng) 　1.5 電場(chǎng) 　1.6 磁場(chǎng) 　小結(jié) 　復(fù)習(xí)思考題 　習(xí)題 第2章 麥克斯韋方程組的積分形式 　2.1 線積分 　2.2 面積分 　2.3 法拉第定律 　2.4 安培環(huán)路定律 　2.5 電場(chǎng)的高斯定律 　2.6 磁場(chǎng)的高斯定律 　小結(jié) 　復(fù)習(xí)思考題 　習(xí)題 第3章 麥克斯韋方程組的微分形式 　3.1 法拉第定律 　3.2 安培環(huán)路定律 　3.3 旋度和斯托克斯定理 　3.4 電場(chǎng)的高斯定律 　3.5 磁場(chǎng)的高斯定律 　3.6 散度和散度定理 　小結(jié) 　復(fù)習(xí)思考題 　習(xí)題 第4章 波在自由空間中的傳播 　4.1 無(wú)限大電流平面 　4.2 無(wú)限大電流平面附近的磁場(chǎng) 　4.3 麥克斯韋方程組的連續(xù)解 　4.4 波動(dòng)方程的解 　4.5 均勻平面波 　4.6 坡印廷矢量和能量存儲(chǔ) 　小結(jié) 　復(fù)習(xí)思考題 　習(xí)題 第5章 波在材料媒質(zhì)中的傳播 　5.1 導(dǎo)體和電介質(zhì) 　5.2 磁性材料 　5.3 波動(dòng)方程及其解 　5.4 電介質(zhì)和導(dǎo)體中的均勻平面波 　5.5 邊界條件 　5.6 均勻平面波的反射和透射 　小結(jié) 　復(fù)習(xí)思考題 　習(xí)題 第6章 靜態(tài)場(chǎng)、準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和傳輸線 　6.1 梯度和電位 　6.2 泊松方程和拉普拉斯方程 　6.3 靜態(tài)場(chǎng)和電路元件 　6.4 通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)分析低頻特性 　6.5 分布電路概念和平行板傳輸線 　6.6 任意橫截面的傳輸線 　小結(jié) 　復(fù)習(xí)思考題 　習(xí)題 第7章 傳輸線分析 第8章 波導(dǎo)原理 第9章 天線基礎(chǔ) 第10章 補(bǔ)充主題 附錄A 圓柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系 附錄B 圓柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系中的旋度、散度和梯度 附錄C 單位和量綱 推薦深入閱讀的相關(guān)書籍 奇數(shù)編號(hào)習(xí)題答案 中英文術(shù)語(yǔ)對(duì)照

編輯推薦

　　這本學(xué)時(shí)一學(xué)期的、精簡(jiǎn)版的教材介紹了電氣和計(jì)算機(jī)工程技術(shù)要用到的電磁學(xué)的基本概念?！峨姶艌?chǎng)基礎(chǔ)》的編寫以時(shí)變場(chǎng)的麥克斯韋方程組為起點(diǎn)，將其他不同類型的場(chǎng)作為麥克斯韋方程組的解進(jìn)行處理，并使用靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)波引出物理結(jié)構(gòu)的頻率行為。　　《電磁場(chǎng)基礎(chǔ)》采用笛卡兒坐標(biāo)系來(lái)處理物質(zhì)的體積，保證了幾何結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單和易于理解，盡管笛卡兒坐標(biāo)系對(duì)于學(xué)習(xí)物理概念和數(shù)學(xué)工具是足夠的，但在必要的地方還需要使用其他的坐標(biāo)系?！　　峨姶艌?chǎng)基礎(chǔ)》特色：獨(dú)特地介紹時(shí)變場(chǎng)的麥克斯韋方程組，首先介紹麥克斯韋方程組的積分形式，然后介紹麥克斯韋方程組的微分形式。在麥克斯韋方程組之后，介紹了均勻平面波在自由空間中的傳播，通過(guò)考慮均勻平面波場(chǎng)和媒質(zhì)的相互作用介紹了媒質(zhì)。由物理結(jié)構(gòu)的頻率行為的討論，引出了傳輸線和分布電路的概念。用一章的篇幅介紹了傳輸線分析所必需的基本知識(shí)，既包括頻域分析、史密斯圓圖，也包括時(shí)域分析，用一章的篇幅介紹了金屬波導(dǎo)和介質(zhì)波導(dǎo)的原理。通過(guò)對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)連續(xù)解的擴(kuò)展得到赫茲振子場(chǎng)的完整解作為起點(diǎn)，討論了天線的基本原理。用一章的篇幅介紹了可選教學(xué)的補(bǔ)充主題。

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