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第1章 矢量分析与场论基础 1

1.1场的基本概念 1

1.1.1场的定义及类型 1

1.1.2场的基本描述方法 1

1.2矢量运算 3

1.2.1源点、场点及其相关矢量的定义 3

1.2.2矢量的点积与叉积 4

1.2.3单位矢量及正交坐标系的定义 5

1.3常用正交坐标系 6

1.3.1三种常用坐标系 6

1.3.2三种坐标系之间的相互转换 9

1.4标量场的梯度 10

1.4.1方向导数 10

1.4.2标量函数的梯度 11

1.5矢量场的通量与散度 13

1.5.1矢量场的通量 13

1.5.2矢量场的散度 14

1.5.3散度定理 15

1.5.4电场线与磁力线的通量和散度 15

1.6矢量场的环流与旋度 16

1.6.1矢量函数的线积分及其旋度 16

1.6.2斯托克斯定理 18

1.6.3静电场与稳恒磁场的环流与旋度 18

1.7拉普拉斯算符及拉普拉斯方程 19

1.7.1梯度、散度、旋度之间的关系 19

1.7.2拉普拉斯算符及其运算 20

1.8亥姆霍兹定理 20

1.8.1矢量场的唯一性定理 20

1.8.2矢量场的分类 21

1.9习题 22

第2章 电磁感应 24

2.1电流及电流连续性方程 24

2.1.1电流及电流密度 24

2.1.2电流连续性方程 25

2.2欧姆定律和焦耳定律的微分形式 26

2.2.1欧姆定律的微分形式 26

2.2.2电阻 28

2.2.3焦耳定律的微分形式 29

2.3电介质中的电场及其能量 29

2.3.1电介质的极化和电位移矢量 29

2.3.2电容及电场能 32

2.4法拉第电磁感应定律 36

2.4.1法拉第电磁感应定律的积分形式 36

2.4.2法拉第电磁感应定律的微分形式 38

2.5自感与互感 38

2.5.1自感 38

2.5.2互感 40

2.6磁场能量和磁能密度 41

2.6.1恒定磁场的能量 42

2.6.2磁能分布及磁场能量密度 43

2.7习题 44

第3章 时变电磁场 46

3.1位移电流 46

3.1.1安培环路定律及其微分形式 46

3.1.2位移电流及全电流安培环路定律 49

3.2麦克斯韦方程组 50

3.2.1麦克斯韦方程组 50

3.2.2结构方程和限定形式的麦克斯韦方程 51

3.2.3复数形式的麦克斯韦方程组 52

3.3时变电磁场的边界条件 53

3.4能量密度与能流密度矢量 56

3.4.1坡印廷定理 56

3.4.2坡印廷矢量及其复数形式 57

3.5动态矢量位和标量位 58

3.5.1动态矢量位和标量位的引入 58

3.5.2动态矢量位和标量位方程 58

3.5.3达朗贝尔方程及洛伦兹规范 59

3.6习题 59

第4章 平面电磁波基础 61

4.1波动方程 61

4.2理想媒质中的均匀平面电磁波 62

4.2.1理想媒质中齐次波动方程均匀平面电磁波解 63

4.2.2均匀平面电磁波的传播特性 65

4.2.3沿任意方向传播的电磁波 67

4.3有耗媒质中的均匀平面电磁波 69

4.3.1有耗媒质中平面电磁波的传播特性 69

4.3.2趋肤效应 72

4.4电磁波的极化 76

4.4.1极化的概念 76

4.4.2平面电磁波的极化形式 77

4.4.3电磁波极化特性的工程应用 79

4.5相速度和群速度 81

4.5.1群速度的概念 81

4.5.2相速度与群速度的关系 82

4.6习题 82

第5章 均匀平面电磁波的反射与透射 85

5.1均匀平面电磁波向平面分界面的垂直入射 85

5.1.1平面电磁波向理想导体的垂直入射 85

5.1.2平面电磁波向理想媒质的垂直入射 87

5.2均匀平面电磁波对理想媒质的斜入射 91

5.2.1相位匹配条件和斯奈尔（Snell）定律 91

5.2.2垂直极化波的斜入射 93

5.2.3平行极化波的斜入射 94

5.2.4媒质Ⅰ中的合成电磁波 96

5.3均匀平面电磁波对理想导体的斜入射 96

5.3.1垂直极化波的斜入射 97

5.3.2平行极化波的斜入射 97

5.4均匀平面电磁波的全透射与全反射 98

5.4.1全透射现象 99

5.4.2全反射现象 100

5.5习题 103

第6章 导行电磁波 104

6.1微波及导波装置简介 104

6.1.1微波简介 104

6.1.2常用导波装置介绍 105

6.2电磁波在均匀导波装置中传播的基本概念 106

6.2.1电磁场量 106

6.2.2波型的分类 107

6.2.3基本概念 108

6.3矩形波导 109

6.3.1 TM波 110

6.3.2 TE波 112

6.3.3矩形波导的传播特性 113

6.3.4矩形波导中的TE10波 115

6.4矩形波导中的能量传输与损耗 117

6.5圆柱波导中电磁波的特性简介 120

6.6传输线 123

6.6.1传输线的电路模型 123

6.6.2传输线的工作特性参数 126

6.6.3无耗传输线上波的传输状态 130

6.7矩形波导谐振腔的工作原理 132

6.8习题 134

第7章 电磁波的辐射 136

7.1滞后位 136

7.2电偶极子的辐射 137

7.2.1电偶极子辐射的近区场 138

7.2.2电偶极子辐射的远区场 138

7.2.3电偶极子的辐射参数 139

7.3天线 140

7.3.1天线的基本参数 140

7.3.2半波振子天线简介 142

7.3.3均匀直线式天线阵 144

7.4习题 146

第8章 静态场分析 148

8.1静态场的基本方程与边界条件 148

8.1.1静电场的基本方程及边界条件 148

8.1.2稳恒磁场的基本方程及其边界条件 153

8.1.3标量磁位 155

8.2恒定电场 156

8.2.1恒定电场的基本方程及边界条件 156

8.2.2恒定电场与静电场的比较 158

8.3习题 160

第9章 静态场的解 162

9.1概述 162

9.1.1边值问题 162

9.1.2格林定理 163

9.1.3唯一性定理 164

9.2镜像法 165

9.2.1静电场中的镜像法 165

9.2.2电轴法 168

9.2.3稳恒磁场的镜像法 171

9.3分离变量法 173

9.3.1直角坐标系中的分离变量法 173

9.3.2圆柱坐标系中的分离变量法 175

9.3.3球坐标系中的分离变量法 179

9.4有限差分法 182

9.4.1有限差分法概述 182

9.4.2二维泊松方程的差分离散化 182

9.4.3边界条件的离散化 184

9.4.4差分方程组的求解 188

9.5习题 191

附录一 部分习题参考答案 194

附录二 常用矢量分析公式 200

附录三 希腊字母读音表 202

参考文献 203