电磁场与电磁波基础(第3版)/付琴等 付琴等 著 大中专 文轩网

第1章 矢量分析与场论 1 1.1 矢量的表示和运算 1 1.1.1 矢量与标量 1 1.1.2 矢量的运算 2 1.1.3 标量场与矢量场 3 1.2 坐标系 4 1.2.1 正交坐标系 4 1.2.2 直角坐标系 5 1.2.3 圆柱坐标系 6 1.2.4 球坐标系 7 1.2.5 三种坐标系中单位矢量之间的关系 9 1.3 矢量函数的通量与散度 10 1.3.1 矢量的通量 10 1.3.2 散度 12 1.3.3 高斯散度定理 13 1.4 矢量函数的环量与旋度 15 1.4.1 矢量的环量 15 1.4.2 矢量场的旋度 16 1.4.3 斯托克斯定理 19 1.5 标量函数的方向导数与梯度 20 1.5.1 标量场与等值面 20 1.5.2 方向导数 21 1.5.3 梯度 21 1.6 格林公式 24 1.7 亥姆霍兹定理 25 1.7.1 散度和旋度的比较 25 1.7.2 亥姆霍兹定理 25 本章小结 26 习题1 29 第2章 自由空间中电磁场与麦克斯韦方程组 31 2.1 电场强度和电位 32 2.1.1 库仑定律与电场强度 32 2.1.2 电位 34 2.2 磁场强度和磁位 35 2.2.1 磁感应强度 35 2.2.2 矢量磁位 37 2.2.3 标量磁位 39 2.3 安培环路定律与全电流定律 40 2.3.1 安培环路定律 40 2.3.2 传导电流、运流电流和位移电流 40 2.3.3 全电流定律 42 2.3.4 电流连续性方程 43 2.4 法拉第电磁感应定律 44 2.5 高斯定律 46 2.6 积分形式的麦克斯韦方程组 48 2.7 微分形式的麦克斯韦方程组 48 2.8 静态场麦克斯韦方程组 50 2.9 麦克斯韦方程组的复数形式 51 2.10 电磁场的能量与坡印廷矢量 53 2.10.1 坡印廷定理 53 2.10.2 坡印廷矢量和平均坡印廷矢量 54 本章小结 56 习题2 58 第3章 介质中的电磁场与麦克斯韦方程组 61 3.1 导体和介质 61 3.1.1 导体 61 3.1.2 电介质 63 3.1.3 磁介质 63 3.2 电偶极子和介质极化 64 3.2.1 电偶极子 65 3.2.2 电介质的极化 66 3.2.3 电介质中的高斯定律 67 3.3 磁偶极子和介质磁化 69 3.3.1 磁偶极子 69 3.3.2 介质的磁化 70 3.3.3 磁介质中的安培环路定律 71 3.4 介质中的麦克斯韦方程组 73 3.5 电磁场的边界条件 74 3.5.1 一般介质分界面的边界条件 74 3.5.2 特殊介质的边界条件 77 本章小结 80 习题3 81 第4章 静态场的解 84 4.1 泊松方程和拉普拉斯方程 84 4.1.1 静态场中的麦克斯韦方程组 84 4.1.2 泊松方程和拉普拉斯方程 86 4.2 对偶原理 88 4.3 叠加原理和专享性定理 89 4.3.1 边界条件的分类 89 4.3.2 叠加原理 90 4.3.3 专享性定理 90 4.4 镜像法 91 4.4.1 点电荷与无限大平面导体的合成场计算 91 4.4.2 电介质分界面的镜像电荷 93 4.4.3 球形边界问题 95 4.4.4 圆柱形边界问题 98 4.5 分离变量法 98 4.5.1 直角坐标系中的分离变量法 99 4.5.2 圆柱坐标系中的分离变量法 102 4.6 格林函数法 105 4.6.1 静电场边值问题的格林函数法表达式 105 4.6.2 简单边界的格林函数 107 4.7 有限差分法 109 本章小结 111 习题4 112 第5章 场论与路论的关系 114 5.1 欧姆定律与焦耳定律 114 5.1.1 欧姆定律 114 5.1.2 电阻的计算 115 5.1.3 焦耳定律 116 5.2 电容和部分电容 117 5.2.1 电容 117 5.2.2 部分电容 118 5.3 电感 121 5.3.1 自感 121 5.3.2 互感 122 5.4 基尔霍夫定律和麦克斯韦方程组 124 5.4.1 基尔霍夫电流定律 124 5.4.2 基尔霍夫电压定律 125 5.5 路量与场量的对比关系 127 本章小结 127 习题5 128 第6章 理想介质中的均匀平面波 131 6.1 波的数学描述 131 6.2 电磁波的波动方程 133 6.2.1 一般电磁波的波动方程 133 6.2.2 均匀平面波的波动方程 134 6.2.3 理想介质中均匀平面波的解 136 6.3 理想介质中均匀平面波的传播特性 137 6.4 均匀平面波解的一般形式 139 6.4.1 沿z轴传播的均匀平面波的一般式 139 6.4.2 沿任意方向传播的均匀平面波的一般式 140 6.5 波的极化 142 6.5.1 直线极化 143 6.5.2 圆极化 144 6.5.3 椭圆极化 145 6.5.4 极化波的合成与分解 146 6.6 电磁波谱 148 本章小结 150 习题6 150 第7章 有耗介质中的均匀平面波 153 7.1 有耗介质中的波动方程 153 7.1.1 波动方程及其解 153 7.1.2 有耗介质中均匀平面波的参数 154 7.2 有耗介质中波的传播特性 157 7.2.1 良介质中波的传播特性 158 7.2.2 良导体中波的传播特性 159 7.2.3 趋肤效应 161 7.2.4 表面阻抗 163 7.3 相速、群速和能速 164 7.3.1 相速、群速和能速的一般定义 164 7.3.2 无耗介质中平面电磁波的相速、群速和能速 166 7.3.3 有耗介质中平面电磁波的相速、群速和能速 167 7.4 色散 168 本章小结 169 习题7 170 第8章 波的反射与折射 172 8.1 反射定律和折射定律 172 8.2 均匀平面波对分界面的垂直入射 173 8.2.1 对导电介质分界面的垂直入射 174 8.2.2 对理想导体表面的垂直入射 175 8.2.3 对理想介质分界面的垂直入射 177 8.3 均匀平面波对理想介质分界面的斜入射 179 8.3.1 垂直极化波的斜入射 180 8.3.2 平行极化波的斜入射 181 8.3.3 全反射、全折射 184 8.4 均匀平面波对导电介质分界面的斜入射 185 8.5 反射波的相位变化 187 8.6 各向异性介质中的平面电磁波 188 本章小结 189 习题8 190 第9章  导行电磁波 193 9.1  电磁波在均匀导波装置中传播的一般特性 193 9.1.1  电磁波在均匀导波装置中的传播 193 9.1.2  均匀导波装置中的TEM波、TE波和TM波 195 9.1.3 均匀导波装置中的导行波传输特性 197 9.2 TEM传输线 199 9.2.1 传输线方程及其时谐稳态解 199 9.2.2 传输线的传输特性参数 203 9.2.3  无耗传输线的工作状态 205 9.3 矩形波导 211 9.3.1 矩形波导中的TM波 211 9.3.2 矩形波导中的TE波 212 9.3.3 矩形波导中的TE10波 214 9.4  圆柱形波导 218 9.4.1 圆柱形波导中的TM波 218 9.4.2 圆柱形波导中的TE波 220 9.5  导波系统中的功率传输与损耗 222 9.5.1  波导的功率传输和功率容量 222 9.5.2  波导的损耗和衰减 223 9.6 谐振腔 225 9.6.1 同轴谐振腔 225 9.6.2 矩形谐振腔 226 9.6.3 谐振腔的品质因数Q 227 9.7 介质波导和光纤简介 228 9.7.1 介质波导 228 9.7.2 光纤 228 本章小结 230 习题9 231 第10章 辐射系统简介 232 10.1  缓慢移动的加速点电荷的辐射 232 10.2 自由电荷的能量散射 236 10.3  束缚电荷辐射的散射 237 10.4  电偶极子天线的辐射 238 10.5 天线的辐射电阻 240 10.6 天线的增益 240 10.7 磁偶极子天线的辐射 241 本章小结 246 习题10 247 附录A 重要的矢量公式 248 附录B 计算雅可比行列式 250 附录C 矢量D、H、E、B、P、M之间的关系 251 附录D 相关的国际单位 252 附录E 相关的物理常数 254 附录F 中英文专业词汇对照表 256 习题参考答案 267 参考文献