醉染图书电磁场与电磁波学习指导与典型题解9787302608615

章矢量分析

1.1矢量分析思维导图

1.2知识点归纳

1.3主要内容及公式

1.3.1矢量的代数运算

1.3.2标量场的梯度、矢量场的散度与旋度等运算

1.3.3矢量积分定理

1.3.4三种常用坐标系

1.4重点与难点分析

1.4.1矢量代数恒等式的明方法

1.4.2矢量场、标量场的定义及物理意义

1.4.3矢量偏微分算符的引入及其作用

1.4.4混合微分运算及其明

1.4.5场的不同坐标系下的表达方式及其互相转换

1.4.6不同坐标系下的梯度、散度、旋度和拉普拉斯运算

1.4.7梯度和方向导数的关系

1.4.8通量和散度

1.4.9环流和旋度

1.4.10亥姆霍兹定理及其意义

1.5典型例题分析

1.6课后习题详解

1.7核心MATLAB代码

1.8科技前沿中的典型矢量分析问题求解

1.8.1广义正交曲线坐标系中的线元矢量和拉梅系数

1.8.2广义正交曲线坐标系中梯度、散度和旋度及拉普拉斯运算的表达式

1.9有名大学考研真题分析

第2章静电场

2.1静电场思维导图

2.2知识点归纳

.主要内容及公式

..1库仑定律和电场强度

..2真空中静电场的质

..静电势

..4偶极及介质的极化

..5静电场的边界条件

..电容和静电场的能量

2.4重点与难点分析

2.4.1电场强度的矢量积分是如何完成的

2.4.2电场强度的无旋及关于电势的等价关系

2.4.3介质==真空？关于极化的一个理解

2.4.4为什么计算电荷密度时总差一个负号

2.4.5切向电场连续的严格明

2.4.6束缚电荷密度的另一种明方法

2.4.7电场无旋和有散的数学明

2.4.8为什么进行曲线积分时会差一个负号

2.4.9静电场的基本问题及电场强度的求解方法

2.5典型例题分析

2.6课后习题详解

2.7核心MATLAB代码

2.7.1基于quiver函数的力线绘制方法

2.7.2利用streamline函数绘制电力线

2.7.3利用电力线方程绘制电力线

2.7.4contour命令绘制二维等势线

2.7.5isosurface命令绘制三维等势面

2.8科技前沿中的典型静电场问题

2.9有名大学考研真题分析

第3章稳恒电场和磁场

3.1稳恒电场和磁场思维导图

3.2知识点归纳

3.3主要内容及公式

3.3.1电流密度、电流元和电荷守恒定律

3.3.2稳恒电流的电场

3.3.3安培定律与磁感应强度

3.3.4磁矢势和磁标势

3.3.5磁偶极子和物质的磁化

3.3.6稳恒磁场的基本方程及边界条件

3.3.7电感与磁场能量

3.3.8稳恒电场与稳恒磁场及静电场的基本特比较

3.4重点与难点分析

3.4.1导体中电导或电阻的计算

3.4.2如何理解稳恒电场中的高斯定理

3.4.3用奥萨伐尔定律进行磁场计算

3.4.4磁矢势A的物理意义及应用

3.4.5为何要引入磁标势

3.4.6应用安培定律计算磁场时回路绕行方向规定

3.4.7磁场的几种常用计算方法

3.5典型例题分析

3.6课后习题详解

3.7核心MATLAB代码

3.8科技前沿中的典型稳恒电场问题

3.8.1稳恒电场中的隐形衣

3.8.2静磁隐形衣

3.9有名大学考研真题分析

第4章静态场边值问题的解法

4.1静态场边值问题思维导图

4.2知识点归纳

4.3主要内容及公式

4.3.1边值问题及其分类

4.3.2镜像法

4.3.3分离变量法

4.3.4解析函数和保角变换法

4.4重点与难点分析

4.4.1双曲函数的定义及质

4.4.2三类柱函数、渐近表达式与柱面波

4.4.3利用正交计算分离变量法通解中的待定系数

4.4.4圆柱坐标系下拉普拉斯方程的通解形式

4.4.5磁材料分界面上的镜像法

4.4.6磁荷法简介

4.4.7电轴法介绍

4.4.8关于保角变换的理解

4.4.9施图姆刘维尔本征值问题

4.4.10圆柱坐标系下各向异材料中的电势通解

4.5典型例题分析

4.6课后习题详解

4.7核心MATLAB代码

4.7.1利用MATLAB绘制特殊函数的图像

4.7.2利用MATLAB符号工具箱求解线方程组的根

4.7.3利用MATLAB计算贝塞尔函数或其导函数的根

4.8科技前沿中的典型静态场问题

4.8.1各向异层实的球形隐形装置

4.8.2基于保角变换的电磁隐形衣

4.8.3各向异材料构成的双层柱状隐形衣

4.8.4基于永电体的静电隐形装置

4.9有名大学考研真题分析

第5章时变电磁场

5.1时变电磁场思维导图

5.2知识点归纳

5.3主要内容及公式

5.3.1法拉第电磁感应定律

5.3.2麦克斯韦方程组及辅方程

5.3.3电磁场边值关系

5.3.4坡印亭定理和坡印亭矢量

5.3.5电磁场的矢量势和标量势及其微分方程

5.4重点与难点分析

5.4.1研究正弦电磁场的原因和理论基础

5.4.2时谐电磁场与复矢量之间的转换

5.4.3平均坡印亭矢量的严格推过程

5.4.4关于波动方程的几个问题

5.4.5磁型源所对应的麦克斯韦方程组

5.4.6磁型源所对应的辅势函数

5.4.7利用麦克斯韦方程求解场量时的积分常数问题

5.5典型例题分析

5.6课后习题详解

5.7核心MATLAB代码

5.7.1MATLAB中的divergence函数介绍

5.7.2矢量场散度的可视化

5.7.3MATLAB中的curl函数介绍

5.7.4矢量场旋度的可视化

5.8科技前沿中的典型时变电磁场问题分析

5.8.1球形电磁隐形衣的设计

5.8.2柱状电磁隐形衣设计

5.9有名大学考研真题分析

第6章电磁波的传播

6.1电磁波的传播思维导图

6.2知识点归纳

6.3主要内容及公式

6.3.1理想介质中的平面电磁波

6.3.2有耗介质中的平面电磁波

6.3.3电磁波在两种不同介质分界面上的反和折

6.3.4电磁波在导体表面上的反与折

6.3.5驻波

6.3.6电磁波在矩形波导中的传输与谐振腔中的振荡

6.4重点与难点分析

6.4.1均面电磁波的概念和研究意义

6.4.2传播常数和相位常数的关系

6.4.3波的极化的判断

6.4.4全透不定只发生在平行极化的情形

6.4.5全反时波在分界面法向负指数衰减和导电媒质中波的衰减本质的区别

6.4.6古斯汉森效应

6.4.7负折率媒质和零折率媒质中的电磁波

6.4.8负折和零折

6.4.9表面等离子体

6.4.10均面电磁波入到理想导体板时的反场求解方法

6.4.11反、折定律推导过程中的一个重要结论及其明

6.5典型例题分析

6.6课后习题详解

6.7核心MATLAB代码

6.7.1行波和驻波及其可视化

6.7.2线极化波的动画展示

6.7.3圆极化波

6.7.4椭圆极化波

6.8科技前沿中典型平面波的传播问题

6.8.1广义斯奈尔定律的推导

6.8.2零折率超材料波导加载系统中电磁波的传播特

6.8.3利用矩形金属波导的截止特实现等效零折率及应用

6.9有名大学考研真题分析

第7章电磁波的辐

7.1电磁波的辐思维导图

7.2主要知识点

7.3主要内容及公式

7.3.1分析天线辐场的方法

7.3.2天线的常用电参数

7.3.3几种重要天线

7.4重点与难点分析

7.4.1方向系数不同定义的等价

7.4.2辐场中距离和相位的近似处理原则

7.4.3偶极关于导体平面的镜像

7.4.4对称线天线的电流分布

7.4.5三维空间中的二元阵和均匀直线阵

7.5典型例题

7.6课后习题详解

7.7核心MATLAB代码

7.7.1使用MATLAB绘制天线方向图

7.7.2使用MATLAB绘制天线阵的阵因子

7.7.3使用MATLAB绘制电磁超表面的反方向图

7.8科技前沿中电磁波的辐问题——电磁超表面的相控阵解释

7.9有名大学考研真题分析

附录A电磁场与电磁波思维导图

参考文献

梅中磊： 兰州大学信息科学与工程学院副院长、教授、博士生导师，兰州大学第六届学术委员会委员，甘肃省教学名师，“飞天学者”特聘教授，“宝钢”教师，甘肃省青年教师成才奖获得者，兰州大学第三届我喜的“十大教师”和“师德标兵”。长期从事生课程“电磁场与电磁波”“数学物理方法”及课程“电磁数学”的讲授。倡导研究型教学和生参与科研实践，并开展相关教学研究。主持“研究型教学在‘电磁场理论’课程中的实践及示范应用”项目，获省级教学成果二等奖。主要研究领域为新型人工电磁材料及器件等。先后主持和参与自然科学、甘肃省自然科学等科研项目，2014年获得省高校科技进步一等奖。近年来在国际期刊发表高水平SCI50余篇，其中指导生在美国《物理评论快报》发表2篇。

"本书是为高等院校信息类专业主干基础课程“电磁场与电磁波”配套教辅图书，是课程“电磁场与电磁波”建设配套图书。作者于2018年在清华出版社出版《电磁场与电磁波》，2020年出版《MATLAB电磁场与微波技术》，从而构建了以主教材、虚拟辅教材、习题集为支点的立体化教材体系。在编写体例上，每章都包括思维导图、知识点归纳、主要内容及公式、重点与难点分析、典型例题分析、课后习题详解、核心MATLAB代码、科技前沿以及考研真题分析等。特色如下：
 思维导图 提供全书以及各个章节的2套思维导图，方便读者从全局的高度把握电磁场与电磁波的内容，利于预习和复习。
 答疑解惑 结合作者的教学经验，针对各个章节易出错、学生经常提问的重点与难点内容，给出有针对的讲解。
 手脑并举 书中所有章节都提供MATLAB程序代码，方便动手实践，加深理解。
 寓研于教 融合科研新进展，精选有代表的例题，如《科学》《物理评论快报》等刊物的内容；结合本章知识介绍相关科技前沿，学以致用。
 熟能生巧 书中所涉及的例题有74个，课后习题求解206个，考研题目解答56个，共计336个题目，部分典型题目给出了多种解法。
 筑基圆梦 结合每个章节内容，提供国内知名高校的相关考研真题进行详细讲解。
配套教材：
 《MATLAB电磁场与微波技术》（梅中磊等编著，清华大学出版社）
 《电磁场与电磁波》（第2版，梅中磊等编著，清华大学出版社）
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