工程電磁場(chǎng)

前言

美國(guó)普渡大學(xué)（Purldue University）海特教授寫(xiě)的《工程電磁場(chǎng)》，在美國(guó)是一本被廣泛采用的本科電磁場(chǎng)教材。自從1958年問(wèn)世以來(lái)已先后出了7版，至今已達(dá)50年。一本教材能經(jīng)歷這么長(zhǎng)久而持續(xù)暢銷(xiāo)，肯定是有它的原因的。第二次世界大戰(zhàn)以前，美國(guó)學(xué)校對(duì)基本理論不很重視，有關(guān)“電磁場(chǎng)”的內(nèi)容，放在“電工原理”課程中，且份量很輕，十分單薄。第二次世界大戰(zhàn)中，由于電氣系畢業(yè)的工程技術(shù)人員基礎(chǔ)不厚，很多當(dāng)時(shí)的新技術(shù)如雷達(dá)等都是物理學(xué)家研究成功的，而不是電氣工程師。吸取了這方面的教訓(xùn)，他們?cè)趹?zhàn)后重新調(diào)整了課程計(jì)劃，其中改革之一，是增設(shè)了“電磁場(chǎng)”課程。海特教授的書(shū)的第1版（1958年）就是以他本人十年來(lái)為本科生開(kāi)設(shè)的“電磁場(chǎng)”和研究生的“電磁場(chǎng)導(dǎo)論”課的講課資料為基礎(chǔ)發(fā)展而成的。初版序言中一開(kāi)始就說(shuō)道“雖然大部分電氣類(lèi)課程計(jì)劃從學(xué)習(xí)“電路及磁路”課程開(kāi)始，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，更為基本的電場(chǎng)與磁場(chǎng)理應(yīng)在課程計(jì)劃中，受到相繼的注意”。這段話(huà)在以后版本的序言中，一直保留著。這本書(shū)的章節(jié)，是按照靜電場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)然后是時(shí)變場(chǎng)，均勻平面波及傳輸線這樣的順序安排的。體現(xiàn)了由簡(jiǎn)到繁、由特殊到一般的原則。作為在普通物理基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)的這門(mén)大學(xué)電氣系導(dǎo)論性的電磁場(chǎng)課程，這本書(shū)里提到的多是最基本的東西，盡管在物理電磁學(xué)部分中已學(xué)過(guò)見(jiàn)過(guò)，但在海特的書(shū)里仍是按部就班地按本身系統(tǒng)依照發(fā)展過(guò)程做介紹，對(duì)基本內(nèi)容反復(fù)強(qiáng)調(diào)。

內(nèi)容概要

威廉·H·海特和約翰·A·巴克所著的《工程電磁場(chǎng)》是一本非常經(jīng)典的電磁場(chǎng)課程教材，現(xiàn)在的第7版對(duì)以前版本的內(nèi)容進(jìn)行了更新和調(diào)整。這本廣受歡迎的教材強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論和解決問(wèn)題的基本方法，并以一種易讀和易懂的方式來(lái)討論所要介紹的內(nèi)容，例如在書(shū)中使用了許多插圖和比擬來(lái)幫助讀者去理解一些難于掌握的概念。此外，本書(shū)還通過(guò)許多例題和習(xí)題來(lái)幫助讀者自學(xué)。 在這一版中包括了一些重要的更新和修訂。其中，一個(gè)最大的變化就是重寫(xiě)了傳輸線這一章中的內(nèi)容，并且調(diào)換了這一章在書(shū)中的順序。

作者簡(jiǎn)介

作者：(美國(guó))威廉·H·海特 (Hayt.W.H) (美國(guó))約翰·A·巴克 (Buck.J.A) 譯者：趙彥珍 孫曉華 李瑞程 解說(shuō)詞：馬西奎威廉·H·海特（William H.Hayt，Jr.），獲普渡大學(xué)學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位，伊利諾斯大學(xué)博士學(xué)位。在工業(yè)企業(yè)工作了四年之后，他被聘為普渡大學(xué)教授，并擔(dān)任電氣工程學(xué)院院長(zhǎng)職務(wù)，直到1986年退休之后，他還被聘為名譽(yù)教授。海特教授的專(zhuān)業(yè)會(huì)員資格有Eta Kappa Nu、Tau Beta Pi、Sigma Xi和Sigma Delta Chi，IEEE、ASEE和NAEB的會(huì)士。在普渡大學(xué)，海特教授曾獲大學(xué)最佳教師獎(jiǎng)等多項(xiàng)教學(xué)獎(jiǎng)，他還被寫(xiě)入普渡大學(xué)偉大教師史冊(cè)，銘刻于1999年4月23日落成的普渡紀(jì)念館墻上。該史冊(cè)中列入了該校過(guò)去和現(xiàn)在的225名杰出人物的名字，他們把畢生都獻(xiàn)給了教學(xué)事業(yè)。他們都是被全校師生評(píng)選出的普渡大學(xué)最杰出的教育家。約翰·A·巴克（John A.Buck），出生于加利福尼亞州洛杉磯，1975年于加州大學(xué)洛杉磯分校獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，1977年和1982年于加州大學(xué)伯克利分校分別獲得電氣工程專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位和博士學(xué)位。1982年起在佐治亞理工學(xué)院的電氣與計(jì)算機(jī)工程系工作，在那里他工作了22年。他的主要研究領(lǐng)域是超快速開(kāi)關(guān)、非線性光學(xué)和光纖通信等。他是《光纖基礎(chǔ)理論》（Funda-mentals of Optical Fibers（Wiley Interscience出版））這本研究生教材的作者。該書(shū)現(xiàn)已出版了第2版。閑暇之余，巴克博士還愛(ài)好音樂(lè)、徒步旅行和攝影。

書(shū)籍目錄

作者簡(jiǎn)介譯者序前言本書(shū)使用指南簡(jiǎn)要目錄第1章  矢量分析  1.1  標(biāo)量和矢量  1.2  矢量代數(shù)  1.3  直角坐標(biāo)系  1.4  矢量分量和單位矢量  1.5  矢量場(chǎng)  1.6  點(diǎn)乘  1.7  叉乘  1.8  其它坐標(biāo)系：圓柱坐標(biāo)系  1.9  球坐標(biāo)系  參考文獻(xiàn)  習(xí)題1第2章  庫(kù)侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度  2.1  庫(kù)侖定律  2.2  電場(chǎng)強(qiáng)度  2.3  連續(xù)分布體電荷的電場(chǎng)  2.4  線電荷的電場(chǎng)  2.5  面電荷的電場(chǎng)  2.6  電力線和電場(chǎng)分布圖  參考文獻(xiàn)  習(xí)題2第3章  電通量密度、高斯定律和散度  3.1  電通量密度  3.2  高斯定律  3.3  高斯定律的應(yīng)用：一些對(duì)稱(chēng)分布電荷的電場(chǎng)  3.4  高斯定律的應(yīng)用：體積元電荷的電場(chǎng)  3.5  散度  3.6  麥克斯韋第一方程（靜電學(xué)）  3.7  矢量算子▽和散度定理  參考文獻(xiàn)  習(xí)題3第4章  能量和電位  4.1  點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗的能量  4.2  線積分  4.3  電位差和電位的定義  4.4  點(diǎn)電荷的電位  4.5  點(diǎn)電荷系統(tǒng)的電位：保守性  4.6  電位梯度  4.7  電偶極子  4.8  靜電場(chǎng)的能量密度  參考文獻(xiàn)  習(xí)題4第5章  電流和導(dǎo)體  5.1  電流和電流密度  5.2  電流連續(xù)性  5.3  金屬導(dǎo)體  5.4  導(dǎo)體性質(zhì)和邊界條件  5.5  鏡像法  5.6  半導(dǎo)體  參考文獻(xiàn)  習(xí)題5第6章  電介質(zhì)和電容  6.1  電介質(zhì)材料的性質(zhì)  6.2  理想電介質(zhì)的邊界條件  6.3  電容  6.4  幾個(gè)電容例子  6.5  兩導(dǎo)體傳輸線的電容  6.6  采用場(chǎng)分布圖估算二維問(wèn)題中的電容  6.7  靜電比擬法  參考文獻(xiàn)  習(xí)題6第7章  泊松方程和拉普拉斯方程  7.1  泊松方程和拉普拉斯方程的推導(dǎo)  7.2  惟一性定理  7.3  拉普拉斯方程解的例子  7.4  泊松方程解的例子  7.5  拉普拉斯方程的分離變量法解  7.6  應(yīng)用數(shù)值迭代法求解拉普拉斯方程  參考文獻(xiàn)  習(xí)題7第8章  恒定磁場(chǎng)  8.1  畢奧-沙伐定律  8.2  安培環(huán)路定律  8.3  旋度  8.4  斯托克斯定理  8.5  磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度  8.6  磁位和磁矢位  8.7  恒定磁場(chǎng)定律的推導(dǎo)  參考文獻(xiàn)  習(xí)題8第9章  磁場(chǎng)力、材料和電感  9.1  運(yùn)動(dòng)電荷所受的力  9.2  元電流所受的力  9.3  元電流之間的作用力  9.4  閉合回路所受的力和力矩  9.5  磁性材料的性質(zhì)  9.6  磁化和磁導(dǎo)率  9.7  磁場(chǎng)邊界條件  9.8  磁路  9.9  勢(shì)能和磁性材料受到的力  9.1.  自感和互感  參考文獻(xiàn)  習(xí)題9第10章  時(shí)變電磁場(chǎng)和麥克斯韋方程  10.1  法拉第定律  10.2  位移電流  10.3  微分形式的麥克斯韋方程組  10.4  積分形式的麥克斯韋方程組  10.5  推遲位  參考文獻(xiàn)  習(xí)題10第11章  傳輸線  11.1  傳輸線中波傳播的物理描述  11.2  傳輸線方程  11.3  無(wú)損耗傳輸  11.4  正弦電壓的無(wú)損耗傳輸  11.5  正弦波的復(fù)數(shù)分析  11.6  傳輸線方程組及其相量形式解  11.7  無(wú)損耗傳輸和低損耗傳輸  11.8  傳輸功率和損耗特性  11.9  波在不連續(xù)處的反射  11.10  電壓駐波比  11.11  有限長(zhǎng)傳輸線  11.12  幾個(gè)傳輸線的例子  11.13  圖解法  11.14  暫態(tài)分析  參考文獻(xiàn)  習(xí)題11第12章  均勻平面電磁波  12.1  自由空間中波的傳播  12.2  電介質(zhì)中波的傳播  12.3  坡印亭定理和波的功率  12.4  良導(dǎo)體中波的傳播：集膚效應(yīng)  12.5  波的極化  參考文獻(xiàn)  習(xí)題12第13章  平面電磁波的反射和散射  13.1  正入射時(shí)均勻平面電磁波的反射  13.2  駐波比  13.3  多層媒質(zhì)分界面上波的反射  13.4  任意入射方向下平面電磁波的反射  13.5  斜入射時(shí)平面電磁波的反射  13.6  斜入射波的全反射和全折射  13.7  色散媒質(zhì)中波的傳播  13.8  色散媒質(zhì)中的脈沖展寬  參考文獻(xiàn)  習(xí)題13第14章  導(dǎo)波和輻射  14.1  傳輸線場(chǎng)及其基本參數(shù)  14.2  波導(dǎo)基本工作原理  14.3  平行平板波導(dǎo)中的平面波  14.4  利用波方程分析平行平板波導(dǎo)  14.5  矩形波導(dǎo)  14.6  平板介質(zhì)波導(dǎo)  14.7  光纖  14.8  天線的基本原理  參考文獻(xiàn)  習(xí)題14附錄A  矢量分析  A.1  常用坐標(biāo)系  A.2  散度、梯度和旋度  A.3  矢量恒等式附錄B  電磁單位制附錄C  材料常數(shù)附錄D  復(fù)介電常數(shù)的起源附錄E  題號(hào)為奇數(shù)的習(xí)題答案英漢對(duì)照名詞術(shù)語(yǔ)表

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 矢量分析矢量分析是一個(gè)數(shù)學(xué)家比工程師講授得更好的數(shù)學(xué)論題。盡管許多基本的矢量概念和運(yùn)算已被引入到微積分學(xué)類(lèi)課程中，但大多數(shù)低年級(jí)和高年級(jí)的工科學(xué)生都沒(méi)有機(jī)會(huì)(或可能不喜歡)學(xué)習(xí)矢量分析這門(mén)課程。本章將介紹這些基本的概念和運(yùn)算，掌握這些內(nèi)容所要投入的時(shí)間多少取決于過(guò)去在學(xué)習(xí)這些內(nèi)容時(shí)曾花費(fèi)的時(shí)間。在這里，從工程師或物理學(xué)者的觀點(diǎn)而不是數(shù)學(xué)家的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)證明進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，不做嚴(yán)格詳細(xì)說(shuō)明，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)物理解釋。對(duì)工程師來(lái)說(shuō)，結(jié)合一些物理圖像和應(yīng)用，他們就能很容易地掌握一門(mén)嚴(yán)格完整的數(shù)學(xué)系課程。矢量分析是一種數(shù)學(xué)速記法。像大多數(shù)新領(lǐng)域一樣，它包括一些新符號(hào)、新規(guī)則和一些易犯的錯(cuò)誤，需要專(zhuān)心、用心和實(shí)踐。本章1．4節(jié)末的練習(xí)題作為本章的主要部分應(yīng)該全部都去做一遍。如果對(duì)本章各節(jié)所學(xué)的內(nèi)容都能夠徹底掌握的話(huà)，這些習(xí)題是不難的。學(xué)習(xí)本章不必花很多時(shí)問(wèn)，但及時(shí)地投入會(huì)帶來(lái)意想不到的益處。

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