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第1章 矢量分析与场论基础1

1.1标量场和矢量场1

1.1.1标量和矢量1

1.1.2标量场和矢量场2

1.2矢量运算3

1.2.1标量积和矢量积3

1.2.2三重积4

1.3常用正交坐标系4

1.3.1三种常用坐标系4

1.3.2三种坐标系之间的相互转换7

1.4标量场的梯度8

1.4.1方向导数8

1.4.2标量场的梯度9

1.5矢量场的通量与散度10

1.5.1矢量场的通量10

1.5.2矢量场的散度11

1.5.3散度定理12

1.6矢量场的环量与旋度13

1.6.1矢量场的环量13

1.6.2矢量场的旋度14

1.6.3斯托克斯定理15

1.7拉普拉斯算符及其运算15

1.8亥姆霍兹定理16

1.8.1散度、旋度的比较16

1.8.2亥姆霍兹定理16

本章小结17

习题18

第2章 电磁感应20

2.1电荷及电荷守恒定律21

2.1.1电荷及电荷密度21

2.1.2电荷守恒定律21

2.2电流及电流连续性方程22

2.2.1电流及电流密度22

2.2.2电流连续性方程23

2.3库仑定律与电场强度24

2.3.1库仑定律24

2.3.2电场强度25

2.3.3电位函数26

2.4高斯定理和电通量密度27

2.4.1电通量密度27

2.4.2高斯定理28

2.5欧姆定律和焦耳定律的微分形式29

2.5.1欧姆定律的微分形式29

2.5.2电阻30

2.5.3焦耳定律的微分形式32

2.6电介质中的电场及电位移矢量32

2.6.1电介质的极化33

2.6.2电位移矢量35

2.7毕奥-萨伐定律及磁感应强度36

2.7.1安培磁力定律36

2.7.2毕奥-萨伐定律及磁感应强度37

2.8法拉第电磁感应定律38

2.8.1法拉第电磁感应定律的积分形式38

2.8.2法拉第电磁感应定律的微分形式40

本章小结40

习题42

第3章 时变电磁场44

3.1位移电流与全电流定律45

3.1.1安培环路定律45

3.1.2位移电流及全电流安培环路定律47

3.2麦克斯韦方程组48

3.2.1麦克斯韦方程组48

3.2.2结构方程和限定形式的麦克斯韦方程组49

3.2.3时变电磁场与复数形式的麦克斯韦方程组50

3.2.4时变电磁场的应用51

3.3时变电磁场的边界条件52

3.4坡印廷定理与坡印廷矢量57

3.4.1坡印廷定理57

3.4.2坡印廷矢量及其复数形式58

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59

3.5.2动态矢量位和标量位方程59

3.5.3达朗贝尔方程及罗伦兹规范60

本章小结60

习题61

第4章 平面电磁波基础63

4.1波动方程63

4.2理想介质中的均匀平面波65

4.2.1平面波的场65

4.2.2均匀平面波的参数67

4.2.3均匀平面波的传播特性67

4.2.4沿任意方向传播的均匀平面波69

4.3有耗媒质中的均匀平面波69

4.3.1有耗媒质中平面波的传播特性69

4.3.2趋肤效应71

4.3.3工程应用72

4.4电磁波的极化74

4.4.1线极化74

4.4.2圆极化74

4.4.3椭圆极化75

4.4.4电磁波极化特性的工程应用76

4.5色散和群速77

4.5.1色散现象与群速77

4.5.2相速与群速的关系78

本章小结79

习题80

第5章 平面电磁波的反射与透射82

5.1平面波向平面分界面的垂直入射83

5.1.1平面波向理想导体的垂直入射83

5.1.2平面波向理想介质的垂直入射85

5.2平面波对理想介质的斜入射88

5.2.1相位匹配条件和Snell定律88

5.2.2垂直极化波的斜入射90

5.2.3平行极化波的斜入射91

5.3平面波对理想导体的斜入射92

5.3.1垂直极化波的斜入射92

5.3.2平行极化波的斜入射93

5.4平面波的全透射与全反射94

5.4.1全透射94

5.4.2全反射94

本章小结95

习题96

第6章 导行电磁波98

6.1微波及导波装置简介99

6.1.1微波简介99

6.1.2常用导波装置介绍100

6.2电磁波在均匀导波装置中传播的一般规律101

6.2.1波动方程与电磁场量表达式101

6.2.2导行波的传播模式102

6.2.3基本参数103

6.3矩形波导中波的参量和特性105

6.3.1 TM波的电磁场分量105

6.3.2 TE波的电磁场分量107

6.3.3矩形波导的传播特性108

6.4沿矩形波导的单模传输110

6.4.1单模传输条件110

6.4.2矩形波导中的TE10波111

6.5矩形波导中的能量传输与损耗112

6.5.1矩形波导的传输功率112

6.5.2矩形波导中电磁波的传播损耗113

6.6圆柱波导中波的特性简介115

6.6.1圆柱波导中的TE波116

6.6.2圆波导中的TM波117

6.7矩形波导谐振腔的工作原理118

6.7.1谐振频率119

6.7.2谐振腔的品质因数120

本章小结120

习题123

第7章 电磁波的辐射125

7.1滞后位125

7.2电流元的辐射126

7.2.1电流元的近区场128

7.2.2电流元的远区场128

7.2.3辐射功率和辐射电阻129

7.3天线129

7.3.1天线的基本参数130

7.3.2天线的分类131

7.3.3对称振子和天线阵132

7.3.4其他类型天线简介136

本章小结137

习题138

第8章 静态场分析与应用140

8.1静电场的分析与应用141

8.1.1静电场的基本方程及边界条件141

8.1.2电容148

8.1.3静电场的能量及能量密度149

8.1.4静电场的应用152

8.2恒定磁场的分析与应用153

8.2.1恒定磁场的基本方程及其边界条件154

8.2.2电感158

8.2.3磁场能量和磁能密度162

8.2.4恒定磁场的应用165

8.3恒定电场分析与应用167

8.3.1恒定电场的基本方程及边界条件167

8.3.2静电场与恒定电场的比拟171

8.3.3恒定电场的应用172

本章小结173

习题174

第9章 静态场的解178

9.1概述178

9.1.1边值问题及分类178

9.1.2唯一性定理180

9.2镜像法181

9.2.1静电场中的镜像法181

9.2.2电轴法185

9.3分离变量法189

9.3.1直角坐标系中的分离变量法189

9.3.2圆柱坐标系中的分离变量法192

9.3.3球坐标系中的分离变量法196

9.4有限差分法199

9.4.1有限差分法概述199

9.4.2二维泊松方程的差分离散化200

9.4.3边界条件的离散化201

9.4.4差分方程组的求解206

本章小结208

习题209

附录A部分习题参考答案212

附录B常用矢量公式216

附录C希腊字母读音表218

附录D量和单位219

参考文献223