《電磁場與電磁波理論基礎》學習指導與習題解答

前言

　　“電磁場與電磁波”是電氣信息類本科學生必修的一門重要的專業(yè)基礎課程，它所涉及的內容是電氣信息類本科學生知識結構的必要組成部分。通過該課程的學習，可使學習者在建立場與路的統(tǒng)一認識的基礎上，從集總參數(shù)電路理論過渡到分布參數(shù)的高頻電路理論，為學習半導體技術、光電子技術、微波技術、天線理論、光纖通信、移動通信等專業(yè)課程或從事電磁工程研究奠定必要的基礎?！　〉?，由嚴密的數(shù)學推證、精確的實驗和科學的抽象所構成的電磁場與電磁波理論卻實在是一門既難教又難學的課程，它在數(shù)學方法和物理概念不斷相互交融中所表現(xiàn)出來的輪廓和內涵，常常會令人感到望而生畏，從而使學生難以提高學習興趣?！　榱藢Ω纳七@種情況有所幫助，我們編寫了這本與《電磁場與電磁波理論基礎》（劉嵐、胡釙、黃秋元、胡耀祖等編寫，武漢理工大學出版社2006年9月出版）配套的教學指導書。希望本書能夠幫助教師正確理解和掌握各章的教學基本要求，處理好教學中的重點和難點；也希望本書能夠幫助學生正確理解和掌握電磁場與電磁波理論的基本內容，提高分析問題和解決問題的能力。　　全書共分11章，按照《電磁場與電磁波理論基礎》教材的內容和順序逐章編寫，每章均分為以下四個部分：　?。?）基本內容概述　　對本章內容作簡要歸納，給出重要的公式和結論?！　。?）教學基本要求及重點和難點　　根據(jù)課程教學大綱，提出本章必須掌握的內容和一般了解的內容，對重點和難點進行簡要討論?！　。?）典型例題分析　　詳細分析和解答具有代表性的例題，使讀者加深對基本理論的掌握，拓寬解題思路，提高解題技巧?！　。?）習題解答　　對《電磁場與電磁波理論基礎》教材的各章習題進行了解答?！　∥錆h理工大學劉嵐、黃秋元、胡耀祖老師和武漢工程大學的程莉老師共同編寫了本書，全書由劉嵐審核定稿。　　本書是在總結了作者們多年從事電磁場與電磁波課程教學的經(jīng)驗，并參閱了近年來國內外的相關教材和參考書的基礎上編寫的。由于編者的水平和經(jīng)驗有限，書中難免有錯誤和不妥之處，敬請廣大同仁及讀者批評指正。

內容概要

　　《〈電磁場與電磁波理論基礎〉學習指導與習題解答》共分11章，按照《電磁場與電磁波理論基礎》教材的內容和順序逐章編寫，每章均分為以下四個部分：基本內容概述；教學基本要求及重點和難點；典型例題分析；習題解答。　　“電磁場與電磁波”是電氣信息類本科學生必修的一門重要的專業(yè)基礎課程。通過該課程的學習，可使學習者在建立場與路的統(tǒng)一認識的基礎上，從集總參數(shù)電路理論過渡到分布參數(shù)的高頻電路理論，為學習半導體技術、光電子技術、微波技術、天線理論、光纖通信、移動通信等專業(yè)課程或從事電磁工程研究奠定必要的基礎。

書籍目錄

1　矢量分析1.1　基本內容概述1.1.1　標量與矢量、標量場與矢量場1.1.2　矢量代數(shù)1.1.3　正交坐標系1.1.4　場的"三度"：散度、旋度和梯度1.1.5　哈密頓微分算子V1.1.6　亥姆霍茲定理1.2　教學基本要求及重點和難點1.2.1　教學基本要求1.2.2　重點與難點1.3　典型例題分析1.4　習題解答2　電場、磁場與麥克斯韋方程組2.1　基本內容概述2.1.1　電磁場中的作用力2.1.2　麥克斯韋第一方程2.1.3　麥克斯韋第二方程2.1.4　麥克斯韋第三方程2.1.5　電磁場中的三種電流2.1.6　電流連續(xù)性原理2.1.7　麥克斯韋第四方程2.1.8　微分形式的麥克斯韋方程組2.1.9　積分形式的麥克斯韋方程組2.1.10　時諧形式的麥克斯韋方程組2.1.11　電磁場的能量流動2.2　教學基本要求及重點和難點2.2.1　教學基本要求2.2.2　重點與難點2.3　典型例題分析2.4　習題解答3　介質中的麥克斯韋方程組3.1　基本內容概述3.1.1　電介質及其極化3.1.2　磁介質的磁化3.1.3　介質中的麥克斯韋方程組3.1.4　電磁場的邊界條件3.2　教學基本要求及重點和難點3.2.1　教學基本要求3.2.2　重點與難點3.3　典型例題分析3.4　習題解答4　矢量位與標量位4.1　基本內容概述4.1.1　矢量位A4.1.2　標量位?4.1.3　達朗貝爾方程4.1.4　位函數(shù)齪虯的求解4.2　教學基本要求及重點和難點4.2.1　教學基本要求4.2.2　重點與難點4.3　典型例題分析4.4　習題解答5　靜態(tài)場的解5.1　基本內容概述5.1.1　靜態(tài)場的分析5.1.2　靜態(tài)場位函數(shù)方程5.1.3　靜態(tài)場求解的理論依據(jù)5.1.4　靜態(tài)場的求解5.2　教學基本要求及重點和難點5.2.1　教學基本要求5.2.2　重點與難點5.3　典型例題分析5.4　習題解答6　自由空間中的電磁波6.1　基本內容概述6.1.1　電磁波的波動方程6.1.2　自由空間中的平面電磁波6.1.3　波的極化6.1.4　電磁波譜6.2　教學基本要求及重點和難點6.2.1　教學基本要求6.2.2　重點與難點6.3　典型例題分析6.4　習題解答7　非導電介質中的電磁波7.1　基本內容概述7.1.1　介質的分類7.1.2　一般媒質中的電磁波方程7.1.3　無耗介質中的平面電磁波7.1.4　平面電磁波在有耗介質中的傳播7.1.5　不同密度氣體中的電磁波7.1.6　電磁波傳播的幾個重要參量7.2　教學基本要求及重點和難點7.2.1　教學基本要求7.2.2　重點與難點7.3　典型例題分析7.4　習題解答8　導體中的電磁波8.1　基本內容概述8.1.1　在高頻或低頻時良導體介質中電磁波傳播特性8.1.2　等離子體對波的反射8.1.3　導波8.2　教學基本要求及重點和難點8.2.1　教學基本要求8.2.2　重點與難點8.3　典型例題分析8.4　習題解答9　波的反射和折射9.1　基本內容概述9.1.1　電磁波的反射與折射9.1.2　傳播矢量9.1.3　平面邊界的反射與透射9.1.4　反射波與折射波的極化9.1.5　法向入射9.1.6　全折射與全反射9.1.7　反射波的相位變化9.2　教學基本要求及重點和難點9.2.1　教學基本要求9.2.2　重點與難點9.3　典型例題分析9.4　習題解答10　導行電磁波10.1　基本內容概述10.1.1　電磁波在均勻波導裝置中傳播的一般特性10.1.2　TEM傳輸線10.1.3　矩形波導10.1.4　諧振腔10.2　教學基本要求及重點和難點10.2.1　教學基本要求10.2.2　重點與難點10.3　典型例題分析10.4　習題解答11　輻射系統(tǒng)簡介11.1　基本內容概述11.1.1　自由電荷、束縛電荷與電荷的輻射11.1.2　電偶極子與磁偶極子的輻射11.2　教學基本要求及重點和難點11.2.1　教學基本要求11.2.2　重點與難點11.3　典型例題分析11.4　習題解答《電磁場與電磁波》模擬測驗試卷(一)《電磁場與電磁波》模擬測驗試卷(二)《電磁場與電磁波》模擬測驗試卷(三)《電磁場與電磁波》模擬測驗試卷(四)《電磁場與電磁波》模擬測驗試卷(五)

章節(jié)摘錄

　　1　矢量分析　　本課程所研究的內容是電磁場的基本理論及其宏觀變化規(guī)律，電磁場是空間分布的一個矢量場，因此有必要首先了解矢量、矢量運算、空間坐標系，以及表述矢量場的散度和旋度、標量場的梯度等基本概念。　　1.1　基本內容概述　　1.1.1　標量與矢量、標量場與矢量場　　分析與研究某個物理現(xiàn)象時，一般都需要用一個或幾個物理量來進行描述，而一個物理量隨空間、時間或其他量的變化關系，就是這個物理量的函數(shù)，簡稱物理函數(shù)?！　∪羲懻摰奈锢砹恐恍杩紤]大小就能完整描述它的物理現(xiàn)象或物理概念，則它是一個標量，其函數(shù)是標量函數(shù)。該標量函數(shù)在某一空間區(qū)域內確定了該物理量的一個場，該場稱為標量場。若所討論的物理量既需有大小又需有方向才能描述它的物理現(xiàn)象或物理概念，則它是一個矢量，其函數(shù)是矢量函數(shù)。例如，作用力是一個矢量，同樣大小的作用力在不同方向上，作用的效果是不同的。該矢量函數(shù)在某一空間區(qū)域內確定了該物理量的一個場，稱為矢量場?！　　皥觥币话闶侵改撤N物理量的空間分布，它是本課程研究的核心。一個場可以用多個不同的物理量進行描述，例如電場可以用電場強度、電位移矢量等不同物理量來描述，在某種情況下還可以用電位來描述，盡管電位場是一個標量場?！　∈噶繄龅姆治鲞\用了矢量微積分。矢量微積分運算比較復雜，所以在進行矢量微積分運算時，往往需要將其轉化為標量微積分的運算?！　”菊n程就是要研究在不同情況下電場和磁場的產(chǎn)生，以及電場和磁場隨空間和時間變化的規(guī)律?！　?.1.2　矢量代數(shù)　　電磁場是一個矢量場，一般情況下需要使用矢量來描述。在進行矢量場的研究過程中，需要對矢量物理量進行運算，因此必須熟悉矢量的運算規(guī)則，即矢量代數(shù)的內容。矢量代數(shù)包括矢量的加減乘除運算，重點要掌握矢量標積、矢量矢積以及矢量的混合運算。

編輯推薦

　　電氣技術、電機電器、電報電話、集成電路、通信、電視、自控技術、電腦、復雜的電子系統(tǒng)、GPS……直接改變了人們的生活。這一連串的名詞背后是無數(shù)科學家和發(fā)明家艱苦奮斗和精彩創(chuàng)造的歷史！而所有這一切都從電磁場與電磁波開始，至今仍未停止！

圖書封面

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