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第二版前言1

第一版前言1

主要物理量的符号、单位和量纲第1章 矢量分析与场论1

1.1 矢量的代数运算1

1.1.1 矢量及其表示法1

1.1.2 矢量的代数运算3

1.2 场的微分运算7

1.2.1 场的基本概念7

1.2.2 标量场的方向导数和梯度8

1.2.3 矢量场的通量和散度11

1.2.4 矢量场的环量和旋度14

1.2.5 梯度、散度、旋度的比较18

1.3 矢量的恒等式和基本定理19

1.3.1 三个重要的恒等式19

1.3.2 矢量场的基本定理20

1.4 常用正交曲线坐标系24

1.4.1 三种常用的正交曲线坐标系25

1.4.2 三种常用坐标系的转换27

1.4.3 三种坐标系中的梯度、散度、旋度和拉普拉斯展开式28

习题30

第2章 宏观电磁现象的基本定律32

2.1 基本电磁物理量32

2.1.1 电荷密度32

2.1.2 电场强度34

2.1.3 电极化强度35

2.1.4 电位移37

2.1.5 电流密度37

2.1.6 磁感应强度40

2.1.7 磁化强度41

2.1.8 磁场强度42

2.2 电磁场基本定律43

2.2.1 库仑定律43

2.2.2 环量定律和高斯定律40

2.2.3 安培定律与毕奥-萨伐尔定律47

2.2.4 磁通连续性定律和安培环路定律48

2.2.5 法拉第电磁感应定律51

2.2.6 电荷守恒定律52

2.3 麦克斯韦方程组53

2.3.1 麦克斯韦的两个假设53

2.3.2 麦克斯韦方程组的积分形式56

2.3.3 麦克斯韦方程组的微分形式57

2.4 时变电磁场的边界条件59

2.4.1 边界条件的一般形式59

2.4.2 边界条件的三种常用形式61

习题63

第3章 静电场及其边值问题的解法68

3.1 静电场的基本方程与边界条件68

3.1.1 静电场的基本方程68

3.1.2 静电场的边界条件69

3.2 电位及其电位方程70

3.2.1 电位和电位梯度70

3.2.2 电位的微分方程和边界条件75

3.3 静电场的能量和导体的电容77

3.3.1 静电场的能量和能量密度77

3.3.2 导体系统的电容79

3.4 静电场边值问题的分类以及唯一性定理82

3.4.1 静电场边值问题的分类82

3.4.2 静电场唯一性定理82

3.5 直接积分法84

3.6 分离变量法87

3.6.1 直角坐标系中的分离变量法87

3.6.2 圆柱坐标系中的分离变量法94

3.6.3 球面坐标系中的分离变量法98

3.7 镜像法101

3.7.1 点电荷关于无限大导体平面的镜像法101

3.7.2 点电荷关于导体球面的镜像法104

3.7.3 点电荷关于无限大介质平面的镜像法107

3.7.4 线电荷关于无限长圆柱导体面的镜像法108

3.8 静电场的数值解法111

3.8.1 有限差分法112

3.8.2 矩量法117

习题120

第4章 恒定电场与恒定磁场125

4.1 恒定电场的基本方程与边界条件125

4.1.1 恒定电场的基本方程125

4.1.2 恒定电场的边界条件126

4.2 恒定电场的电位与静电比拟法126

4.2.1 恒定电场的电位126

4.2.2 恒定电场的功率损耗与电容器的漏电导127

4.2.3 静电比拟法128

4.3 恒定磁场的基本方程与边界条件130

4.3.1 恒定磁场的基本方程130

4.3.2 恒定磁场的边界条件130

4.4 矢量磁位和标量磁位132

4.4.1 恒定磁场的矢量磁位133

4.4.2 恒定磁场的标量磁位137

4.5 恒定磁场的能量和载流回路的电感140

4.5.1 恒定磁场的能量和能量密度140

4.5.2 载流回路的电感140

习题143

第5章 电磁波的辐射146

5.1 时谐电磁场146

5.1.1 基本场量的复数表示式146

5.1.2 电磁场基本方程的复数形式147

5.1.3 电磁场边界条件的复数形式149

5.1.4 复介电常数和复磁导率150

5.2 矢量磁位和标量电位151

5.2.1 矢量磁位和标量电位的定义152

5.2.2 矢量磁位和标量电位的达朗贝尔方程152

5.2.3 矢量磁位和标量电位的积分表示式154

5.2.4 时谐电磁场的矢量磁位和标量电位157

5.3 坡印亭定理与坡印亭矢量158

5.3.1 时变电磁场的坡印亭定理与坡印亭矢量158

5.3.2 时谐电磁场的坡印亭定理与复坡印亭矢量159

5.4 电基本振子和磁基本振子162

5.4.1 电基本振子的辐射场162

5.4.2 磁基本振子的辐射场168

5.5 对称天线173

5.5.1 对称天线的辐射场173

5.5.2 对称半波天线174

5.6 均匀直线式天线阵的辐射176

5.6.1 均匀直线式天线阵的辐射场176

5.6.2 均匀直线式边射阵和端射阵177

5.7 惠更斯元的辐射178

5.7.1 闭合面积场源的远区场178

5.7.2 矩形惠更斯元180

5.7.3 圆形惠更斯元182

习题183

第6章 均匀平面波的传播187

6.1 均匀平面波在理想介质中的传播187

6.1.1 沿着＋z轴方向传播的均匀平面波187

6.1.2 沿任意方向传播的均匀平面波195

6.2 均匀平面波在导电媒质中的传播199

6.2.1 导电媒质中均匀平面波的电磁场199

6.2.2 均匀平面波在弱导电媒质中的传播202

6.2.3 均匀平面波在良导电媒质中的传播203

6.3 均匀平面波对不同媒质分界面的垂直入射206

6.3.1 均匀平面波对介质平面的垂直入射206

6.3.2 均匀平面波对导体平面的垂直入射210

6.3.3 均匀平面波对多层媒质分界面的垂直入射213

6.4 均匀平面波对不同媒质分界面的斜入射216

6.4.1 均匀平面波对介质平面的斜入射216

6.4.2 均匀平面波对导体平面的斜入射223

习题227

第7章 均匀波导中的导行电磁波230

7.1 导行电磁波的一般分析方法230

7.1.1 横向场和纵向场的亥姆霍兹方程231

7.1.2 用纵向场表示的横向场232

7.1.3 传播模式及其传播特性233

7.2 矩形波导中的导行电磁波237

7.2.1 直角坐标系中标量亥姆霍兹方程的通解237

7.2.2 矩形波导中导行电磁波的传播模式239

7.2.3 矩形波导中导行电磁波的传播特性241

7.2.4 矩形波导中若干常用传播模式的场结构244

7.3 圆形波导中的导行电磁波248

7.3.1 圆柱坐标系中标量亥姆霍兹方程的通解248

7.3.2 圆柱形波导中导行电磁波的传播模式250

7.3.3 圆形波导中导行电磁波的传播特性252

7.3.4 圆形波导中若干常用传播模式的场结构254

7.4 传输功率与传输损耗257

7.4.1 传输功率258

7.4.2 管壁电流260

7.4.3 传输损耗263

7.5 同轴线中的导行电磁波266

7.5.1 同轴线中的主模266

7.5.2 同轴线中的高次模267

7.6 光导纤维中的导行电磁波269

7.6.1 光导纤维中导行波的特征方程269

7.6.2 光导纤维中的传播模式及其截止条件271

习题274

第8章 均匀传输线中的导行电磁波277

8.1 均匀传输线中导行电磁波的传播模式277

8.1.1 均匀传输线中的主模277

8.1.2 均匀传输线中的高次模280

8.2 均匀传输线的基本方程及其稳态解284

8.2.1 均匀传输线的分布参数及其等效电路284

8.2.2 均匀传输线的基本方程286

8.2.3 均匀传输线基本方程的稳态解287

8.2.4 均匀传输线基本方程稳态解的不同表示形式288

8.3 均匀传输线的特征参数290

8.3.1 特性阻抗290

8.3.2 传播常数292

8.4 均匀传输线的等效阻抗和反射系数294

8.4.1 等效阻抗294

8.4.2 反射系数295

8.4.3 等效阻抗与反射系数的关系296

8.5 无耗均匀传输线297

8.5.1 终端接任意负载时的无耗均匀传输线298

8.5.2 无耗均匀传输线上的行波301

8.5.3 无耗均匀传输线上的驻波303

8.6 史密斯圆图307

8.6.1 复平面上的反射系数圆307

8.6.2 阻抗圆图309

8.6.3 导纳圆图313

习题316

参考文献320

附录321

常用的矢量公式321

常用导体材料的参数323

常用介质材料的参数323

常用的物理常数323

部分习题答案324