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电磁场与电磁波基础(第2版)电子书

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作       者:刘岚,黄秋元,等

出  版  社:电子工业出版社

出版时间:2010-07-01

字       数:16.6万

所属分类: 科技 > 自然科学 > 物理学

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本书是按照电子信息与电气类专业“电磁场与电磁波”课程教学的基本要求,本着深浅出、通俗易学的原则而编写的。为了更适合电子信息与电气类专业学生的学习,本书在给出了“场”的基本方程和一般概念与分析方法后,重申噗着墨于“波”的基本特性与传播过程分析。 本书共分11章,主要内容包括:矢量分析与场论,电场、磁场与麦克斯韦方程,介质中的麦克斯韦方程,矢量位与标量位,静态场的解,自由空间中的电磁波,非导电介质中的电磁波,导电介质中的电磁波,波的反射与折射,等等。本书最后对电磁波的导引和辐射行了简要的介绍。每章之后均附有本章小结和丰富的习题,书末附有大部分习题参考答案。 本书可作为普通高等院校通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、自动化、电气工程及其自动化等专业的本科生教材,也可供从事“电磁场与电磁波”方向的工程技术人员参考。 本书是按照电子信息与电气类专业“电磁场与电磁波”课程教学的基本要求,本着深浅出、通俗易学的原则而编写的。为了更适合电子信息与电气类专业学生的学习,本书在给出了“场”的基本方程和一般概念与分析方法后,重申噗着墨于“波”的基本特性与传播过程分析。 本书共分11章,主要内容包括:矢量分析与场论,电场、磁场与麦克斯韦方程,介质中的麦克斯韦方程,矢量位与标量位,静态场的解,自由空间中的电磁波,非导电介质中的电磁波,导电介质中的电磁波,波的反射与折射,等等。本书最后对电磁波的导引和辐射行了简要的介绍。每章之后均附有本章小结和丰富的习题,书末附有大部分习题参考答案。 本书可作为普通高等院校通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、自动化、电气工程及其自动化等专业的本科生教材,也可供从事“电磁场与电磁波”方向的工程技术人员参考。
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版权

作者

前言

本书符号说明

第1章 矢量分析与场论

1.1 矢量的表示和运算

1.1.1 矢量与标量

1.1.2 矢量的代数运算

1.1.3 标量场与矢量场

1.2 正交坐标系

1.2.1 正交坐标系的概念

1.2.2 笛卡儿坐标系

1.2.3 圆柱坐标系

1.2.4 球坐标系

1.2.5 三种坐标系中单位矢量之间的关系

1.3 矢量函数的通量与散度

1.3.1 矢量的通量

1.3.2 散度

1.3.3 高斯散度定理

1.4 矢量函数的环量与旋度

1.4.1 矢量的环量

1.4.2 矢量场的旋度

1.4.3 斯托克斯定理

1.5 标量函数的方向导数与梯度

1.5.1 标量场与等值面

1.5.2 方向导数

1.5.3 梯度

1.6 格林公式

1.7 亥姆霍兹定理

1.7.1 散度和旋度的比较

1.7.2 亥姆霍兹定理

1.8 矢量场的分类

本 章 小 结

习题1

第2章 电场、磁场与麦克斯韦方程

2.1 电场力、电场强度与电位

2.1.1 电场力与电场强度

2.1.2 电位

2.2 磁场力、磁感应强度与磁位

2.2.1 磁场力与磁感应强度

2.2.2 矢量磁位

2.2.3 标量磁位

2.3 洛伦兹力

2.4 电偶极子

2.5 磁偶极子

2.6 由电通量与高斯定律导出麦克斯韦第一方程

2.6.1 电通量

2.6.2 麦克斯韦第一方程

2.7 由电磁感应定律与斯托克斯定律导出麦克斯韦第二方程

2.8 由磁通量与高斯定律导出麦克斯韦第三方程

2.9 由安培环路定律与斯托克斯定律导出麦克斯韦第四方程

2.9.1 传导电流、运流电流和位移电流

2.9.2 电流连续性原理

2.9.3 麦克斯韦第四方程

2.10 微分形式的麦克斯韦方程组

2.11 麦克斯韦方程的积分形式

2.12 麦克斯韦方程的时谐形式

2.13 电磁场的能量与坡印廷矢量

本 章 小 结

习题2

第3章 介质中的麦克斯韦方程组

3.1 分子模型

3.2 电介质及其极化

3.2.1 极化的概念

3.2.2 极化矢量P

3.2.3 介质的分子模型与极化矢量

3.2.4 高密度介质中的电场

3.2.5 考虑极化效应的麦克斯韦方程组

3.3 折射率与相对介电常数

3.4 介质的磁化

3.4.1 磁化的概念

3.4.2 磁化电流与磁化矢量M

3.4.3 磁场强度

3.4.4 磁介质

3.5 介质中的麦克斯韦方程组

3.6 电磁场的边界条件

本 章 小 结

习题3

第4章 矢量位与标量位

4.1 矢量位A

4.2 标量位φ

4.3 用位函数φ和A表示的非均匀波动方程

4.4 利用场源ρ和J求解位函数φ和A

4.5 李纳-维谢尔位函数

本 章 小 结

习题4

第5章 静态场的解

5.1 泊松方程和拉普拉斯方程

5.1.1 静态场中的麦克斯韦方程组

5.1.2 泊松方程和拉普拉斯方程

5.2 对偶原理

5.3 叠加原理和唯一性定理

5.3.1 边界条件的分类

5.3.2 叠加原理

5.3.3 唯一性定理

5.4 镜像法

5.4.1 点电荷与无限大平面导体的合成场计算

5.4.2 电介质分界面的镜像电荷

5.4.3 球形边界问题

5.4.4 圆柱形边界问题

5.5 分离变量法

5.5.1 笛卡儿坐标系中的分离变量法

5.5.2 圆柱坐标系中的分离变量法

5.6 格林函数法

5.6.1 静电场边值问题的格林函数法表达式

5.6.2 简单边界的格林函数

5.7 有限差分法

本 章 小 结

习题5

第6章 自由空间中的电磁波

6.1 波的数学描述

6.2 均匀平面波与三维波动方程

6.3 电波与磁波

6.4 自由空间中的平面电磁波

6.4.1 随时间变化的单色平面波

6.4.2 均匀平面电磁波的特性

6.5 波的极化

6.6 电磁波谱

本 章 小 结

习题6

第7章 非导电介质中的电磁波

7.1 非导电介质中的电磁波方程

7.2 平面电磁波在理想介质中的传播

7.3 平面电磁波在非理想介质中的传播

7.3.1 等效复介电系数

7.3.2 波动方程及其解

7.4 低密度气体中的电磁波

7.5 高密度介质中的电磁波

7.6 复数折射率的相关结论

7.7 相速与能流速度

7.8 色散

7.9 相速与群速

本 章 小 结

习题7

第8章 导电介质中的电磁波

8.1 导电介质的一般模型

8.2 导电介质在高频或低频时的特性

8.2.1 介质的折射率与导电介质的频率特性

8.2.2 导电介质的趋肤深度

8.2.3 导电介质的趋肤效应

8.3 导电介质中的电磁波

8.3.1 导电介质中波的传播特性

8.3.2 良导体中的均匀平面电磁波

8.4 等离子体对波的反射

本 章 小 结

习题8

第9章 电磁波的反射与折射

9.1 电磁波传播的边界条件

9.2 传播矢量

9.3 平面边界的反射与透射

9.4 反射波的极化

9.5 法向入射

9.6 全折射与全反射

9.6.1 全折射

9.6.2 全反射

9.7 反射波的相位变化

9.8 各向异性媒质中的平面电磁波

本 章 小 结

习题9

第10章 导行电磁波

10.1 电磁波在均匀导波装置中传播的一般特性

10.1.1 电磁波在均匀导波装置中的传播

10.1.2 均匀导波装置中的TEM波、TE波和TM波

10.1.3 均匀导波装置中的导行波传输特性

10.2 TEM传输线

10.2.1 传输线方程及其时谐稳态解

10.2.2 传输线的传输特性参数

10.2.3 无损耗传输线的工作状态

10.3 矩形波导

10.3.1 矩形波导中的TM波

10.3.2 矩形波导中的TE波

10.3.3 矩形波导中的TE10波

10.4 圆柱形波导

10.4.1 圆柱形波导中的TM波

10.4.2 圆柱形波导中的TE波

10.5 导波系统中的功率传输与损耗

10.5.1 波导的功率传输和功率容量

10.5.2 波导的损耗和衰减

10.6 谐振腔

10.6.1 同轴谐振腔

10.6.2 矩形谐振腔

10.6.3 谐振腔的品质因素Q

10.7 介质波导和光纤简介

10.7.1 介质波导

10.7.2 光纤

本 章 小 结

习题10

第11章 辐射系统简介

11.1 缓慢移动的加速点电荷的辐射

11.2 自由电荷的能量散射

11.3 束缚电荷辐射的散射

11.4 电偶极子天线的辐射

11.5 天线的辐射电阻

11.6 天线的增益

11.7 磁偶极子天线的辐射

本 章 小 结

习题11

附录A 一些有用的数学结论

附录B 计算雅可比行列式

附录C 矢量D、H、E、B、P、M之间的关系

附录D 相关的国际单位

附录E 相关的物理常数

附录F 中英文术语对照表

参考文献

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