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电磁场与电磁波基础 版权信息
- ISBN：9787560665368
- 条形码：9787560665368 ; 978-7-5606-6536-8
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
电磁场与电磁波基础 内容简介
本书主要以麦克斯韦方程组为核心，介绍宏观电磁场与电磁波的基本概念、基本原理、基本分析计算方法，电磁场和电磁波与物质的相互作用以及电磁波的传播规律等内容。 全书分为基础知识，电磁场理论及电磁波的传播、传输与辐射三篇。基础知识篇介绍了学习电磁场与电磁波课程**的数学知识，如矢量运算、常用正交坐标系、矢量分析、场论基础等。电磁场理论篇根据学生学习的思维习惯，采用从特殊到一般的叙述方式，首先分别介绍了静电场、恒定电场、静磁场的基本特性和分析方法，总结出静态场中麦克斯韦方程组及其边界条件；然后介绍了静态场的典型计算方法；*后介绍了时变电磁场的基本特性和分析方法，并总结出适应于静态和时变情况下的一般麦克斯韦方程组和波动方程。在电磁波的传播、传输与辐射篇中，分别介绍了电磁波在无界空间和有界空间中的传播特性、规律和产生的相关效应，在此基础上简要介绍了电磁波的辐射特性和规律（属于天线技术领域）。其中电磁波在有界空间中的传输特性和电磁辐射特性可为电子信息类学生进一步学习后续课程奠定基础。 本书可作为高等学校电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、光电子科学与工程等本科电子信息类专业的教材，也可供通信技术、雷达技术、微波技术、天线技术、射频技术、电波传播、电磁兼容等领域的科研工程人员参考。
电磁场与电磁波基础 目录
**篇 基 础 知 识
第1章 矢量分析 2
1.1 标量与矢量 2
1.2 矢量代数 3
1.2.1 矢量的加法 3
1.2.2 矢量的减法 4
1.2.3 矢量的数乘 4
1.2.4 矢量的点积 4
1.2.5 矢量的叉积 5
1.2.6 矢量的组合运算 6
1.3 常用正交坐标系 6
1.3.1 直角坐标系 7
1.3.2 圆柱坐标系 11
1.3.3 球坐标系 13
1.4 矢量分析 16
1.4.1 标量函数与矢量函数 17
1.4.2 矢端曲线 17
1.4.3 矢量函数的导数与微分 17
1.4.4 矢量函数的积分 18
1.5 典型应用——北斗卫星导航系统18
习题 21
第2章 场论基础 22
2.1 标量场与矢量场 22
2.1.1 标量场与等值面 22
2.1.2 矢量场与矢量线 23
2.2 哈密顿算子与拉普拉斯算子 24
2.2.1 哈密顿算子 24
2.2.2 拉普拉斯算子 25
2.3 标量场的方向导数与梯度 25
2.3.1 方向导数 26
2.3.2 梯度 27
2.4 矢量场的通量与散度 30
2.4.1 矢量场的通量 30
2.4.2 矢量场的散度 32
2.4.3 散度定理 34
2.5 矢量场的环量与旋度 36
2.5.1 矢量场的环量 36
2.5.2 矢量场的旋度 37
2.5.3 斯托克斯定理 40
2.6 常用定理 44
2.6.1 格林定理 45
2.6.2 唯一性定理 45
2.6.3 亥姆霍兹定理 46
习题 47
第二篇 电 磁 场 理 论
第3章 静电场及其特性 50
3.1 电荷与电荷密度 50
3.1.1 电荷与电荷守恒定律 50
3.1.2 电荷密度 50
3.2 库仑定律与电场强度 52
3.2.1 库仑定律 52
3.2.2 电场强度 53
3.3 真空中的静电场方程 55
3.3.1 静电场的散度与高斯定理 55
3.3.2 静电场的旋度与环路定理 57
3.3.3 真空中的静电场方程 58
3.4 电介质中的静电场方程 59
3.4.1 电介质的极化 60
3.4.2 极化强度与极化电荷密度 61
3.4.3 电位移矢量与高斯定理 62
3.4.4 电介质分类与本构关系 63
3.4.5 电介质的静电场方程 65
3.5 电位与电位差 66
3.5.1 电位 66
3.5.2 电位差 67
3.5.3 静电场的电位方程 68
3.6 静电场的边界条件 70
3.6.1 电位移矢量的法向边界条件 70
3.6.2 电场强度的切向边界条件 71
3.6.3 电场矢量在分界面上的折射 72
3.6.4 电位在分界面上的边界条件 72
3.7 导体系统的电容 74
3.7.1 电容与电容器 74
3.7.2 多导体间的部分电容 75
3.8 静电场的能量与力 77
3.8.1 静电场的能量 77
3.8.2 静电场的力 81
3.9 典型应用82
3.9.1 静电喷涂82
3.9.2 静电除尘83
3.9.3 静电分选83
习题 84
第4章 恒定电场及其特性 90
4.1 电流与电流密度 90
4.1.1 电流 90
4.1.2 电流密度 90
4.2 导电媒质中的欧姆定律和焦耳定律 92
4.2.1 欧姆定律 92
4.2.2 焦耳定律 93
4.3 恒定电场方程 93
4.3.1 电流连续性方程 93
4.3.2 恒定电场的散度 94
4.3.3 恒定电场的旋度 94
4.3.4 恒定电场的电位 95
4.3.5 导电媒质中的恒定电场方程 95
4.4 恒定电场的边界条件 96
4.4.1 电流密度与电场的边界条件 96
4.4.2 电力线在分界面上的折射 97
4.4.3 导电媒质分界面上的电荷面密度 98
4.4.4 电位在分界面上的边界条件 98
4.5 典型应用——电阻率测量98
习题 101
第5章 静磁场及其特性 103
5.1 安培定律与磁感应强度 103
5.1.1 安培定律 103
5.1.2 磁感应强度 104
5.1.3 洛伦兹力 105
5.2 真空中的静磁场方程 106
5.2.1 静磁场散度与磁通连续性原理 107
5.2.2 静磁场旋度与安培环路定理 108
5.2.3 真空中的静磁场方程 109
5.3 磁介质中的静磁场方程 111
5.3.1 介质的磁化 111
5.3.2 磁化强度与磁化电流 112
5.3.3 磁场强度与磁介质中的安培环路定理 113
5.3.4 磁介质的本构关系 114
5.3.5 介质中的静磁场方程 116
5.4 矢量磁位与标量磁位 118
5.4.1 矢量磁位 118
5.4.2 标量磁位 119
5.4.3 磁矢位与磁标位的拉普拉斯方程和泊松方程 119
5.5 静磁场的边界条件 121
5.5.1 磁感应强度的法向边界条件 121
5.5.2 磁场强度的切向边界条件 122
5.5.3 磁力线在分界面上的折射 123
5.5.4 磁矢位和磁标位在分界面上的边界条件 124
5.6 电感 125
5.6.1 自感 125
5.6.2 互感 125
5.7 静磁场的能量与力 128
5.7.1 静磁场的能量 128
5.7.2 静磁场的力 130
5.8 典型应用133
5.8.1 钢丝绳缺陷检测133
5.8.2 矿物分选134
5.8.3 忆阻器135
习题 136
第6章 静态场的计算 141
6.1 静态场的边值 141
6.1.1 边值问题 141
6.1.2 边值问题类型 142
6.2 镜像法 142
6.2.1 镜像法的基本思想 142
6.2.2 导体平面镜像法 143
6.2.3 导体球面镜像法 148
6.2.4 导体圆柱面镜像法 152
6.2.5 介质平面镜像法 156
6.3 分离变量法 159
6.3.1 直角坐标系下的三维场分离变量法 159
6.3.2 直角坐标系下的二维场分离变量法 161
6.4 有限差分法 164
6.4.1 有限差分方程 165
6.4.2 有限差分方程求解方法 167
习题 170
第7章 时变电磁场及其特性 175
7.1 法拉第电磁感应定律 175
7.2 位移电流 179
7.3 麦克斯韦方程组与辅助方程 181
7.3.1 麦克斯韦方程组的积分形式 182
7.3.2 麦克斯韦方程组的微分形式 182
7.3.3 麦克斯韦方程组的辅助方程——本构关系 184
7.3.4 洛伦兹力 185
7.3.5 麦克斯韦方程组的讨论 185
7.4 时变电磁场的边界条件 186
7.4.1 时变电磁场的法向边界条件 186
7.4.2 时变电磁场的切向边界条件 187
7.4.3 典型情况下的边界条件 188
7.5 场量与位函数的波动方程 189
7.5.1 场量波动方程 190
7.5.2 位函数波动方程 191
7.6 时变电磁场的能量与能流 195
7.6.1 坡印廷定理 196
7.6.2 坡印廷矢量 197
7.7 时谐电磁场 200
7.7.1 时谐电磁场的复数形式 200
7.7.2 复数形式的麦克斯韦方程 202
7.7.3 复介电常数与复磁导率 203
7.7.4 时谐电磁场的波动方程 204
7.7.5 时谐电磁场的位函数 206
7.7.6 时谐电磁场的平均能量密度与平均能流密度矢量 206
7.8 典型应用209
7.8.1 原油输油管道加热209
7.8.2 电磁传感器211
7.8.3 磁悬浮列车213
习题 214
第三篇 电磁波的传播、传输与辐射
第8章 均匀平面波在无界媒质中传播 220
8.1 均匀平面电磁波 220
8.2 理想介质中的均匀平面波传播 221
8.2.1 理想介质中的均匀平面波 221
8.2.2 理想介质中均匀平面波的传播特性 223
8.2.3 理想介质中沿任意方向的均匀平面波 227
8.3 导电媒质中的均匀平面波传播 229
8.3.1 导电媒质中的均匀平面波 229
8.3.2 导电媒质中的均匀平面波的传播特性 230
8.3.3 弱导电媒质中的均匀平面波 232
8.3.4 强导电媒质中的均匀平面波 232
8.3.5 趋肤深度和表面电阻 233
8.4 电磁波的特性 236
8.4.1 电磁波的极化 236
8.4.2 电磁波的色散 239
8.4.3 相速与群速 240
8.5 典型应用 243
8.5.1 RFID系统 243
8.5.2 无线传能技术 246
8.5.3 涡旋电磁波 248
8.5.4 流星余迹通信 249
习题 251
第9章 电磁波的反射与折射 255
9.1 平面电磁波在媒质界面上的反射和折射 255
9.1.1 平面波的电场与磁场 255
9.1.2 平面电磁波的反射和折射 256
9.2 平面电磁波对媒质分界面的垂直入射 257
9.2.1 对导电媒质分界面的垂直入射 258
9.2.2 理想导体分界面的垂直入射 260
9.2.3 理想介质分界面的垂直入射 262
9.3 平面电磁波对多层媒质分界面的垂直入射 268
9.4 平面波对理想介质平面的斜入射 271
9.4.1 反射定律和折射定律 272
9.4.2 菲涅尔公式 273
9.4.3 全反射与全透射 277
9.5 平面波对理想导体平面的斜入射 281
9.5.1 垂直极化波对理想导体平面的斜入射 281
9.5.2 平行极化波对理想导体平面的斜入射 283
9.6 典型应用 286
9.6.1 电波折射误差修正286
9.6.2 雷达超视距定位技术289
习题 290
第10章 导行电磁波与传输 295
10.1 导行电磁波 295
10.1.1 导波系统中的场方程 296
10.1.2 TEM波、TE波及TM波 298
10.1.3 TE波及TM波在波导中的传输特性 300
10.2 双导体传输线系统及其传输特性 300
10.2.1 传输线方程 301
10.2.2 均匀传输线方程的解 303
10.2.3 传输线特性参数和状态参量 305
10.3 矩形规则金属波导系统及其传输特性 311
10.3.1 矩形波导中的场分布 312
10.3.2 矩形波导中的电磁波传输特性 314
10.4 圆柱形规则金属波导系统及其特性 316
10.4.1 圆柱形波导中的场分布 317
10.4.2 圆柱形波导的传输特性 319
10.5 典型应用320
10.5.1 隐身飞行物的无源探测320
10.5.2 高精度气体折射率测量323
习题 324
第11章 电磁辐射与天线 328
11.1 电偶极子与磁偶极子的辐射 328
11.1.1 电偶极子的辐射 328
11.1.2 磁偶极子的辐射 332
11.2 天线的基本参数 335
11.2.1 天线的方向性函数和方向性系数 335
11.2.2 效率与增益 338
11.2.3 天线的极化 339
11.2.4 有效长度 340
11.2.5 输入阻抗 340
11.2.6 频带宽度 341
11.3 线天线 341
11.3.1 对称振子天线 341
11.3.2 阵列天线 344
11.4 面天线 345
11.4.1 惠更斯元的辐射 345
11.4.2 平面口径面的辐射 347
11.4.3 抛物面天线 347
11.4.4 卡塞格伦天线 350
11.5 新型天线352
习题 354
附录A 常用矢量运算 357
附录B 常用物理常数 360
参考文献 361
展开全部
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