电磁场与电磁波 第4版pdf电子书版本下载

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目录 1

第1章　矢量分析 1

1.1 矢量代数 1

1.1.1　标量和矢量 1

1.1.2　矢量的加法和减法 2

1.1.3　矢量的乘法 2

1.2 三种常用的正交坐标系 3

1.2.1　直角坐标系 3

1.2.2　圆柱坐标系 5

1.2.3　球坐标系 7

1.3.1　标量场的等值面 10

1.3　标量场的梯度 10

1.3.2　方向导数 11

1.3.3　梯度 12

1.4　矢量场的通量与散度 14

1.4.1　矢量场的矢量线 15

1.4.2　通量 16

1.4.3　散度 17

1.4.4　散度定理 19

1.5 矢量场的环流与旋度 20

1.5.1 环流 20

1.5.2　旋度 21

1.5.3　斯托克斯定理 24

1.6.1　无旋场 25

1.6　无旋场与无散场 25

1.6.2　无散场 26

1.7　拉普拉斯运算与格林定理 27

1.7.1　拉普拉斯运算 27

1.7.2　格林定理 28

1.8 亥姆霍兹定理 29

思考题 30

习题 31

第2章 电磁场的基本规律 34

2.1 电荷守恒定律 34

2.1.1　电荷及电荷密度 34

2.1.2　电流及电流密度 36

2.1.3　电荷守恒定律与电流连续性方程 37

2.2　真空中静电场的基本规律 38

2.2.1　库仑定律　电场强度 38

2.2.2　静电场的散度与旋度 42

2.3 真空中恒定磁场的基本规律 45

2.3.1　安培力定律　磁感应强度 45

2.3.2　恒定磁场的散度与旋度 47

2.4　媒质的电磁特性 50

2.4.1　电介质的极化　电位移矢量 50

2.4.2　磁介质的磁化　磁场强度 55

2.4.3　媒质的传导特性 61

2.5 电磁感应定律和位移电流 62

2.5.1　法拉第电磁感应定律 63

2.5.2　位移电流 66

2.6　麦克斯韦方程组 70

2.6.1　麦克斯韦方程组的积分形式 70

2.6.2　麦克斯韦方程组的微分形式 71

2.6.3　媒质的本构关系 71

2.7 电磁场的边界条件 74

2.7.1　边界条件的一般形式 75

2.7.2　两种特殊情况下的边界条件 78

思考题 83

习题 83

3.1.1　静电场的基本方程和边界条件 89

第3章　静态电磁场及其边值问题的解 89

3.1　静电场分析 89

3.1.2　电位函数 90

3.1.3　导体系统的电容 95

3.1.4　静电场的能量 100

3.1.5　静电力 103

3.2 导电媒质中的恒定电场分析 106

3.2.1　恒定电场的基本方程和边界条件 106

3.2.2　恒定电场与静电场的比拟 107

3.3　恒定磁场分析 110

3.3.1　恒定磁场的基本方程和边界条件 110

3.3.2　矢量磁位和标量磁位 111

3.3.3　电感 116

3.3.4　恒定磁场的能量 123

3.3.5　磁场力 126

3.4　静态场的边值问题及解的惟一性定理 128

3.4.1　边值问题的类型 129

3.4.2　惟一性定理 130

3.5 镜像法 131

3.5.1　接地导体平面的镜像 132

3.5.2　导体球面的镜像 136

3.5.3　导体圆柱面的镜像 139

3.5.4　介质平面的镜像 143

3.6　分离变量法 147

3.6.1　直角坐标系中的分离变量法 148

3.6.2　圆柱坐标系中的分离变量法 153

3.6.3　球坐标系中的分离变量法 158

3.7　有限差分法 161

3.7.1　有限差分方程 162

3.7.2　差分方程的求解方法 163

思考题 165

习题 166

第4章　时变电磁场 172

4.1 波动方程 172

4.2 电磁场的位函数 173

4.2.1　矢量位和标量位 173

4.2.2　达朗贝尔方程 174

4.3 电磁能量守恒定律 175

4.4 惟一性定理 179

4.5 时谐电磁场 180

4.5.1　时谐电磁场的复数表示 180

4.5.2　复矢量的麦克斯韦方程 182

4.5.3　复电容率和复磁导率 183

4.5.4　亥姆霍兹方程 184

4.5.5　时谐场的位函数 185

4.5.6　平均能量密度和平均能流密度矢量 185

思考题 188

习题 188

5.1.1　理想介质中的均匀平面波函数 192

第5章　均匀平面波在无界空间中的传播 192

5.1 理想介质中的均匀平面波 192

5.1.2　理想介质中的均匀平面波的传播特点 193

5.1.3　沿任意方向传播的均匀平面波 198

5.2 电磁波的极化 200

5.2.1　极化的概念 200

5.2.2　直线极化波 200

5.2.3　圆极化波 201

5.2.4　椭圆极化波 202

5.3 均匀平面波在导电媒质中的传播 205

5.3.1　导电媒质中的均匀平面波 205

5.3.3 良导体中的均匀平面波 208

5.3.2　弱导电媒质中的均匀平面波 208

5.4　色散与群速 213

5.5 均匀平面波在各向异性媒质中的传播 215

5.5.1　均匀平面波在磁化等离子体中的传播 215

5.5.2　均匀平面波在磁化铁氧体中的传播 219

思考题 223

习题 224

第6章 均匀平面波的反射与透射 227

6.1 均匀平面波对分界平面的垂直入射 227

6.1.1　对导电媒质分界面的垂直入射 227

6.1.2　对理想导体平面的垂直入射 229

6.1.3　对理想介质分界面的垂直入射 232

6.2 均匀平面波对多层介质分界平面的垂直入射 236

6.2.1 多层媒质的场量关系与等效波阻抗 237

6.2.2　四分之一波长匹配层 239

6.2.3　半波长介质窗 241

6.3 均匀平面波对理想介质分界平面的斜入射 241

6.3.1　反射定律与折射定律 242

6.3.2　反射系数与透射系数 243

6.3.3　全反射与全透射 246

6.4　均匀平面波对理想导体平面的斜入射 249

6.4.1　垂直极化波对理想导体表面的斜入射 249

6.4.2　平行极化波对理想导体表面的斜入射 251

习题 254

思考题 254

第7章　导行电磁波 259

7.1　导行电磁波概论 260

7.1.1　TEM波 261

7.1.2　TM波和TE波 262

7.2　矩形波导 264

7.2.1　矩形波导中的场分布 264

7.2.2　矩形波导中波的传播特性 267

7.2.3　矩形波导中的主模 272

7.2.4　矩形波导中的传输功率 277

7.3 圆柱形波导 278

7.3.1　圆柱形波导中的场分布 279

7.3.2　圆柱形波导中波的传播特性 282

7.3.3　圆柱形波导中的三种典型模式 283

7.4 同轴波导 286

7.4.1　同轴波导中的TEM波 286

7.4.2　同轴波导中的高次模 288

7.5 谐振腔 289

7.6　传输线 294

7.6.1　传输线方程及其解 294

7.6.2　传输线的特性参数 298

7.6.3　传输线的工作参数 300

7.6.4　传输线的工作状态 303

思考题 306

习题 307

第8章　电磁辐射 310

8.1 滞后位 310

8.2 电偶极子的辐射 312

8.2.1　电偶极子的近区场 314

8.2.2 电偶极子的远区场 315

8.3 电与磁的对偶性 318

8.4　磁偶极子的辐射 320

8.5 天线的基本参数 322

8.6 对称天线 327

8.6.1　对称天线上的电流分布 328

8.6.2　对称天线的辐射场 328

8.6.3　半波对称天线 329

8.7 天线阵 330

8.7.1　方向图相乘原理 330

8.7.2　均匀直线阵 332

8.8 口径场辐射 333

8.8.1　惠更斯元的辐射 333

8.8.2　平面口径的辐射 335

思考题 339

习题 339

附录　重要的矢量公式 341

部分习题答案 343

参考文献 355