电磁场/叶齐政等 叶齐政 陈德智 编 著 大中专 文轩网

序前言第1章 绪论 11.1 概述 11.2 电磁场理论的模型、方法和体系 1 1.2.1 基本模型 1 1.2.2 静态场的理论体系 3 1.2.3 时变电磁场的理论体系 10 1.2.4 理论的学习 12第2章 矢量分析与场论基础 142.1 标量场和矢量场 142.2 三种正交坐标系 15 2.2.1 直角坐标系 15 2.2.2 柱坐标系 16 2.2.3 球坐标系 17 2.2.4 位置矢量和距离矢量 182.3 矢量的代数运算 192.4 标量场的梯度 20 2.4.1 标量场的等值面 20 2.4.2 标量场的梯度 202.5 矢量场的散度 23 2.5.1 矢量场的场图 23 2.5.2 矢量场的通量与散度 24 2.5.3 散度定理 27 2.5.4 拉普拉斯算子及格林公式 282.6 矢量场的旋度 29 2.6.1 矢量场的环量与旋度 29 2.6.2 斯托克斯定理 332.7 亥姆霍兹定理与狄拉克函数 34 2.7.1 亥姆霍兹定理与意义 34 2.7.2 狄拉克函数 352.8 双向标量 36 2.8.1 电流强度和电流体密度 36 2.8.2 双向标量的定义和表示 37习题 38第3章 静电场 393.1 自由空间中的静电场 39 3.1.1 库仑定律与叠加原理 39 3.1.2 电荷的分布形式 40 3.1.3 电场强度 43 3.1.4 自由空间中的静电场基本方程 453.2 电位及其方程 49 3.2.1 电位的引入 49 3.2.2 电位的方程 52 3.2.3 电场的图形显示 553.3 物质中的静电场 58 3.3.1 “自由空间”的物理图像 58 3.3.2 静电场中的导体 59 3.3.3 静电场中的电介质 59 3.3.4 物质中的静电场基本方程 62 3.3.5 媒质分界面条件 65 3.3.6 基本方程中电荷形式的再讨论 713.4 静电场边值问题 72 3.4.1 边值问题 72 3.4.2 解的专享性定理 77 3.4.3 镜像法 803.5 电容 94 3.5.1 两导体之间的电容 95 3.5.2 多导体之间的部分电容 963.6 电场能量与电场力 100 3.6.1 电场能量 100 3.6.2 能量密度 101 3.6.3 电场力 102 3.6.4 虚位移法 103习题 106第4章 恒定电场 1114.1 恒定电场的电流和电源 111 4.1.1 电流及电流密度 111 4.1.2 电流密度与电场强度的关系(欧姆定律的微分形式) 112 4.1.3 传导电流的热效应(焦耳定律的微分形式) 113 4.1.4 电源与电动势 1144.2 恒定电场的基本方程 116 4.2.1 电流连续性方程 116 4.2.2 恒定电场的基本方程 116 4.2.3 媒质分界面上的连续性条件 1174.3 静电比拟 1204.4 电导与电阻 121 4.4.1 电导与漏电导 121 4.4.2 部分电导 124 4.4.3 接地电阻 124 4.4.4 跨步电压 127习题 127第5章 恒定磁场 1305.1 恒定磁场的基本方程 130 5.1.1 安培力定律和毕奥—沙伐定律 130 5.1.2 磁通连续性原理和安培环路定理 133 5.1.3 媒质的磁化 135 5.1.4 媒质中的安培环路定理 139 5.1.5 媒质分界面条件 1415.2 矢量磁位 142 5.2.1 矢量磁位的引入 142 5.2.2 矢量磁位用于平行平面场 144 5.2.3 矢量磁位用于轴对称磁场 146 5.2.4 矢量磁位的边值问题 1495.3 标量磁位 1525.4 镜像法 1575.5 电感 159 5.5.1 自感与互感 159 5.5.2 磁链 162 5.5.3 内自感与外自感 1635.6 磁场能量和磁场力 164 5.6.1 磁场能量 164 5.6.2 磁场力 168习题 170第6章 静态场的边值问题 1756.1 静态电磁场的数学模型 175 6.1.1 边值问题 175 6.1.2 静电场与恒定电场的场域边界条件 177 6.1.3 恒定磁场的场域边界条件 1816.2 求解边值问题的方法 1846.3 分离变量法 186 6.3.1 直角坐标系中的分离变量法 186 6.3.2 柱坐标系中的分离变量法 1916.4 有限差分法 197习题 203第7章 时变电磁场基本方程 2057.1 麦克斯韦方程组 205 7.1.1 电磁感应定律和全电流定律 205 7.1.2 时变电磁场方程组 212 7.1.3 时谐电磁场中的复数表示 2167.2 分界面上的边界条件 219 7.2.1 边界条件的一般形式 219 7.2.2 理想导体的边界条件 2207.3 无源空间的电磁场方程 221 7.3.1 波动方程组 221 7.3.2 波动方程组的复数表示 2227.4 位函数表示的电磁场方程 223 7.4.1 动态位 223 7.4.2 动态位方程组及推迟项的意义 226 7.4.3 动态位方程组的复数表示 2297.5 电磁场能量守恒定律 230 7.5.1 坡印廷定律 231 7.5.2 坡印廷定律的复数形式 2357.6 定解条件与专享性定理 238习题 239第8章 低频电磁场——准静态场 2418.1 准静态场方程 241 8.1.1 电准静态场方程 242 8.1.2 磁准静态场方程 2438.2 低频电磁场的近似 245 8.2.1 准静态近似 245 8.2.2 高阶近似 250 8.2.3 准静态场的数学含义 2538.3 集总参数电路近似 255 8.3.1 器件近似——元件的端口特性 255 8.3.2 基本规律近似——基尔霍夫定律 256 8.3.3 忆阻器——第四个电路器件 2588.4 趋肤效应和交流阻抗 259 8.4.1 趋肤效应 259 8.4.2 交流阻抗 2628.5 三相输电线的似静场 265 8.5.1 三相输电线的等效电荷 265 8.5.2 三相输电线的电场 266 8.5.3 三相输电线的磁场 268习题 268第9章 高频电磁场——电磁波 2719.1 波与媒质电磁特性 271 9.1.1 波与频率 271 9.1.2 媒质电磁特性 2729.2 电磁波的定向传播 276 9.2.1 定向传播的波动方程 276 9.2.2 波形因子的纵向解法 2799.3 无界空间中的均匀平面电磁波 282 9.3.1 均匀平面电磁波 282 9.3.2 均匀平面电磁波的正入射 288 9.3.3 等离子体中的均匀平面电磁波 2909.4 定向波的特性 292 9.4.1 波形 292 9.4.2 波速 296 9.4.3 传播特性 2999.5 波导与传输线 304 9.5.1 矩形波导 305 9.5.2 平板波导 310 9.5.3 同轴传输线 314 9.5.4 传输线理论基础 3159.6 辐射 321 9.6.1 电偶极子产生的时变电磁场 322 9.6.2 磁偶极子产生的时变电磁场 324 9.6.3 近场和远场 324 9.6.4 LC电路与偶极振子 3289.7 电磁辐射干扰与电磁屏蔽 329 9.7.1 电磁干扰 329 9.7.2 辐射耦合 330 9.7.3 电磁屏蔽 331习题 333附录 335附录A 主要矢量运算式及微分算子运算式 335附录B 电磁学的量和单位 337附录C 习题答案 339参考文献 348