普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材 工程電磁場基礎(chǔ)與應(yīng)用

前言

　　電磁場理論是電氣工程類專業(yè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)，是電氣工程及其自動化專業(yè)本科學(xué)生必須具備的知識結(jié)構(gòu)?！　”窘滩氖歉鶕?jù)國家教委公布的高等工業(yè)學(xué)?！峨姶艌稣n程教學(xué)基本要求》及結(jié)合近年來不斷進(jìn)行的教學(xué)改革的具體情況，為電氣工程類本科學(xué)生所編寫的一本專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程教材。旨在大學(xué)物理電磁學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步闡述宏觀電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律，介紹其在工程應(yīng)用方面的基本知識，以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用場的觀點(diǎn)和方法對電工領(lǐng)域中的電磁現(xiàn)象、電磁過程進(jìn)行定性分析和判斷的能力以及進(jìn)行定量分析的基本技能，為學(xué)生今后解決工程實(shí)際問題打下良好的基礎(chǔ)。此外，本課程的理論性和邏輯推理特點(diǎn)，對培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度也大有幫助?！　”緯奶攸c(diǎn)主要有：　?。?）在內(nèi)容體系上采用從靜態(tài)場到時(shí)變場，從特殊到一般的順序；重點(diǎn)加強(qiáng)了對基本概念的闡述，并力求理論與實(shí)際相結(jié)合，所舉例題與專業(yè)實(shí)際相聯(lián)系；既能與先修課程保持恰當(dāng)?shù)你暯?，也能為后續(xù)專業(yè)課程所應(yīng)用到的電磁場理論進(jìn)行合理的安排?！　。?）盡量簡化對某些定理和公式的證明推導(dǎo)，對一些較為抽象問題的論述通過例題和透徹的分析，以消除學(xué)生對電磁場理論課存在的數(shù)學(xué)繁難、概念抽象、自學(xué)不易的感覺?！　。?）采用MATLAB強(qiáng)大的仿真功能，對電磁場進(jìn)行仿真，可以清楚地看到電磁場的三維空間分布的模擬分布曲線圖，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)較為抽象的電磁場理論時(shí)有了形象思維的幫助，以增強(qiáng)學(xué)懂弄通電磁場理論的信心。

內(nèi)容概要

本書為普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材。    全書共分七章，主要內(nèi)容包括靜電場、恒定電場、恒定磁場、時(shí)變電磁場、平面電磁波、均勻傳輸線和應(yīng)用MATLAB對電磁場的仿真。本書著重闡明工程電磁場所涉及的基本理論和基本概念，通過較多的例子，盡可能將枯燥復(fù)雜的理論，闡述得通俗易懂，便于自學(xué)。同時(shí)還嘗試著將MATLAB軟件用于對電磁場理論的分析和仿真，使讀者能從復(fù)雜的數(shù)學(xué)表達(dá)式中看出其所表達(dá)的物理圖像，使抽象的電磁場理論顯現(xiàn)出生動直觀的一面。本書在各章后面都有小結(jié)和一定量的難易程度適當(dāng)?shù)牧?xí)題，并附有參考答案。    本書可作為普通高等學(xué)校電氣工程及其自動化專業(yè)的本科教材，也可作為相關(guān)專業(yè)學(xué)生及工程技術(shù)人員的自學(xué)參考書。

書籍目錄

前言第一版前言第一章  靜電場  第一節(jié)  真空中的靜電場  第二節(jié)  電介質(zhì)中的靜電場  第三節(jié)  靜電場的基本方程、分界面上的邊界條件  第四節(jié)  平面鏡像法  第五節(jié)  球面鏡像法  第六節(jié)  柱面鏡像法——電軸法  第七節(jié)  靜電場邊值問題  第八節(jié)  電容和部分電容  第九節(jié)  靜電場能量和電場力  小結(jié)  習(xí)題第二章  恒定電場  第一節(jié)  導(dǎo)電媒質(zhì)中的電流和電流密度  第二節(jié)  恒定電場的基本方程、分界面上的邊界條件  第三節(jié)  恒定電場與靜電場的比擬  第四節(jié)  電導(dǎo)與部分電導(dǎo)  第五節(jié)  接地電阻  小結(jié)  習(xí)題第三章  恒定磁場  第一節(jié)  真空中的恒定磁場  第二節(jié)  磁媒質(zhì)中的恒定磁場  第三節(jié)  恒定磁場的基本方程、分界面上的邊界條件  第四節(jié)  標(biāo)量磁位  第五節(jié)  矢量磁位  第六節(jié)  鏡像法一  第七節(jié)  分離變量法  第八節(jié)  電感  第九節(jié)  磁場能量和磁場力  小結(jié)  習(xí)題第四章  時(shí)變電磁場  第一節(jié)  時(shí)變電磁場的認(rèn)識和發(fā)展過程  第二節(jié)  法拉第電磁感應(yīng)定律  第三節(jié)  麥克斯韋方程  第四節(jié)  時(shí)變電磁場的邊界條件  第五節(jié)  復(fù)數(shù)形式的麥克斯韋方程  第六節(jié)  坡印亭定理及坡印亭矢量  第七節(jié)  動態(tài)位  第八節(jié)  波動方程  第九節(jié)  電磁場與電路的關(guān)系  小結(jié)  習(xí)題第五章  平面電磁波  第一節(jié)  理想介質(zhì)中的均勻平面波  第二節(jié)  導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面波  第三節(jié)  電磁波的極化  第四節(jié)  平面電磁波的垂直投射  第五節(jié)  相速和群速  第六節(jié)  集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)及電磁屏蔽與渦流  第七節(jié)  電磁波譜  小結(jié)  習(xí)題第六章  均勻傳輸線  第一節(jié)  電路參數(shù)的分布特性與分布參數(shù)電路  第二節(jié)  均勻傳輸線及其方程  第三節(jié)  均勻傳輸線方程的正弦穩(wěn)態(tài)解  第四節(jié)  均勻傳輸線的原參數(shù)和副參數(shù)  第五節(jié)  終端接特性阻抗的傳輸線  第六節(jié)  終端接任意阻抗的傳輸線  第七節(jié)  無損耗傳輸線  第八節(jié)  無損耗線方程的通解  第九節(jié)  無損耗線的波過程  小結(jié)  習(xí)題第七章  應(yīng)用MATLAB對電磁場的仿真  第一節(jié)  MATLAB簡介  第二節(jié)  應(yīng)用MATLAB的m語言對電磁場的仿真  第三節(jié)  應(yīng)用MATLAB偏微分方程工具箱對電磁場的仿真  小結(jié)  習(xí)題附錄  附錄一  矢量分析與場論概念  附錄二  立體角的概念  附錄三  電磁場常用物理量和單位  附錄四  電磁場專業(yè)詞匯中英文對照表

章節(jié)摘錄

　　第一章　靜電場　　電場的特性，通常用被攜入電場的靜止帶電體所受到機(jī)械力（電場力）的作用來說明。因此我們這樣來定義電場：電場是電磁場的一個方面，它對于引入場中的靜止的帶電體有機(jī)械力的作用?！　∫治鲭妶龅奶匦?，必須用靜止的帶電體。這是因?yàn)槿绻麕щ婓w不是靜止的，則不但電場對它有力的作用，而且磁場也將對它有力的作用?！　《鄶?shù)情況下，電磁場是與電荷密切聯(lián)系著的，所以也可以簡單地說：電荷周圍存在著的一種特殊形式的物質(zhì)，稱為電場?！　∠鄬τ谟^察者為靜止的，且其電荷不隨時(shí)間而變的帶電體所產(chǎn)生的電場，稱為靜電場。　　本章討論靜止電荷引起的電場，描述它的場量——電場強(qiáng)度矢量、電位移矢量。根據(jù)靜電場環(huán)路定理及守恒性，引入了電位和電位梯度的概念；根據(jù)高斯通量定理，先分析真空中的電場，再討論電介質(zhì)中的電場，以及導(dǎo)體的影響，由此得出靜電場的基本方程，包括積分形式和微分形式，并引入了散度和旋度的概念，得出靜電場的有散性和無旋性?！　∮苫痉匠痰姆e分形式，導(dǎo)出不同介質(zhì)分界面上場量的邊界條件。由基本方程的微分形式，導(dǎo)出電位所滿足的微分方程，即泊松方程和拉普拉斯方程。根據(jù)靜電場解的唯一性，介紹了鏡像法和電軸法這兩種問接求解的方法?！　「鶕?jù)獨(dú)立導(dǎo)體和兩導(dǎo)體間電容的計(jì)算方法，給出了多導(dǎo)體系統(tǒng)部分電容的概念。最后介紹了靜電場能量、能量密度，以及應(yīng)用虛功原理，即用虛位移法計(jì)算電場力的方法。　　……

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