工程电动力学 修订版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

工程电动力学 修订版PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第一章　电磁场方程1

引言1

1.1　麦克斯韦方程组1

1.1.1　实验定律1

1.1.2　麦克斯韦方程组4

1.1.3　麦克斯韦方程组的各种表示形式9

1.1.4　时谐场的复数表示法11

1.2　媒质界面上的场方程——边界条件13

1.3　波动方程15

1.4　媒质的宏观电磁特性及本构方程17

1.4.1　媒质的宏观电磁特性17

1.4.2　本构方程的一般表达式——本构矩阵18

1.4.3　无损耗条件20

1.4.4　各向同性、各向异性和双各向异性媒质21

1.5　电磁场的能量、能流及功率-能量守恒方程24

1.5.1 电磁场与电荷系统的功率-能量守恒方程24

1.5.2　时谐场的能量密度、能流密度及复数坡印廷定理26

1.5.3　场的互能量29

1.6　电磁场的力-动量守恒方程30

1.7　麦克斯韦张力张量32

1.7.1 电磁场张力张量的一般表达式33

1.7.2　电场和磁场张力张量表达式34

1.7.3　时谐场的张力张量35

1.7.4　应用举例35

1.7.5　合成场的张力张量36

1.8　电磁场的位函数及其方程38

1.8.1　矢位与标位38

1.8.2　规范变换、洛仑兹规范与库仑规范40

1.8.3　赫兹矢量43

习题一46

第二章 电磁场的基本解法49

引言49

2.1　非齐次标量波动方程的格林函数解49

2.1.1　应用标量格林定理求解非齐次亥姆霍兹方程50

2.1.2　非齐次标量波动方程的通解51

2.2　均匀无界空间中非齐次波动方程的解54

2.2.1 均匀无界空间中的格林函数54

2.2.2　索莫菲尔辐射条件56

2.2.3　均匀无界空间中非齐次波动方程的解57

2.3　电磁位函数的简单应用举例59

2.3.1　作简谐变化的线电流辐射场59

2.3.2　以任意规律变化的短线电流辐射场61

2.4　电磁场矢量波动方程的积分解63

2.4.1 电磁场量的积分表达式63

2.4.2　无界空间的场及场的辐射条件66

2.5　并矢格林函数法67

2.5.1　并矢格林函数及场方程的并矢形式68

2.5.2　并矢格林函数G。的解69

2.5.3　并矢格林函数G。的对称性70

2.5.4　均匀无界空间中任意电流分布产生的电磁场72

2.5.5　并矢格林函数的分类及半空间的并矢格林函数73

2.6　用两个标量函数表示无源区域中最普遍的电磁场量76

2.6.1　柱面坐标系中无源区域电磁场量的表示法77

2.6.2　球坐标系中无源区域电磁场量的表示法79

2.7.1　直角坐标系中的标量波函数83

2.7　常用坐标系中齐次亥姆霍兹方程的解83

2.7.2 圆柱坐标系中的标量波函数85

2.7.3　球坐标系中的标量波函数87

2.8　矢量波动方程的直接解——矢量波函数92

2.8.1 直角坐标系中的矢量波函数94

2.8.2 圆柱坐标系中的矢量波函数95

2.8.3　球坐标系中的矢量波函数97

习题二99

第三章 电磁场的基本定理102

引言102

3.1　场源的概念102

3.2　二重性原理106

3.3 电磁场的边值问题与惟一性定理109

3.4　镜像法111

3.5　场的等效原理113

3.6　场的等效原理与镜像法的简单应用举例116

3.7　感应定理119

3.8　洛仑兹互易定理121

3.9　惠更斯原理124

3.10　巴俾涅原理127

习题三130

第四章　运动系统的电磁场135

引言135

4.1　狭义相对论的空间、时间变换135

4.1.1　洛仑兹变换136

4.1.2　洛仑兹变换的推论137

4.1.3　洛仑兹变换的并矢表示140

4.1.4　一阶洛仑兹变换和伽利略变换141

4.2　时间和空间导数的相对论变换142

4.2.1　时间导数的变换关系142

4.2.2　空间导数的变换关系143

4.3　电磁场物理量的变换关系145

4.3.1 电荷密度与电流密度的变换及电荷不变性145

4.3.2　场矢量E和B的变换146

4.3.3　场矢量D和H的变换149

4.3.4　场矢量变换的几点说明150

4.4　场矢量变换在研究真空中运动系统电磁场时的应用152

4.4.1　场的不变量及电磁场的分类152

4.4.2　匀速运动点电荷产生的电场和磁场155

4.4.3　洛仑兹力的相对论解释158

4.5　电磁波的相位不变性及其重要结论158

4.5.1　相位不变性及k与ω的变换159

4.5.2　多普勒效应160

4.5.3　光行差问题160

4.6　运动媒质电动力学162

4.6.1　极化矢量P和磁化矢量M的变换162

4.6.2　本构方程的变换163

4.6.3　运动边界的边界条件169

4.7　电磁场方程的四维形式170

4.7.1　洛仑兹变换的四维表示170

4.7.2 四维矢量172

4.7.3　麦克斯韦方程组的矩阵表示175

习题四178

5.1.1　均匀媒质中波动方程及其解182

5.1 均匀各向同性媒质中的平面波182

引言182

第五章　平面电磁波182

5.1.2　理想介质中的平面波184

5.1.3　导电媒质中的平面波184

5.1.4 良导体中的平面波186

5.2　电磁波的极化186

5.2.1　电磁波极化的一般概念187

5.2.2　描述平面电磁波极化状态的几组参数187

5.2.3　多色TEM波的极化190

5.3　色散方程、波矢量与射线矢量192

5.3.1　色散方程192

5.3.2　波矢量k196

5.3.3　射线矢量和射线面198

5.4　各向异性媒质中的平面波201

5.4.1　kDB坐标系202

5.4.2 回旋媒质中的平面波206

5.5　运动媒质中的平面波208

5.5.1　运动的单轴媒质中的平面波208

5.5.2　运动的各向同性媒质中的平面波212

5.6　各向同性不均匀媒质中的电磁波215

5.6.1　高频的几何光学近似216

5.6.2　几何光学218

5.6.3　费马原理222

5.7　电磁波反射与透射的一般规律223

5.7.1　反射和透射定律224

5.7.2　用k曲面匹配相位226

5.7.3　运动边界230

5.8.1　静止媒质232

5.8　垂直入射平面电磁波的反射系数和透射系数232

5.8.2　运动媒质234

5.9　斜入射平面电磁波的反射系数和透射系数239

5.9.1　垂直极化波（TE波）239

5.9.2　水平极化波（TM波）242

5.10　分层媒质中平面电磁波的反射和透射244

5.10.1　波振幅与波阻抗245

5.10.2　反射系数的连分数表达式249

5.10.3　传播矩阵250

习题五256

6.1　辐射场与辐射功率260

6.1.1　远区辐射场260

引言260

第六章 电磁波的辐射与散射260

6.1.2　辐射功率264

6.2　辐射场的多极展开267

6.2.1　电多极矩与磁多极矩267

6.2.2　电多极矩的电流表示270

6.2.3　动态位函数的多极展开271

6.2.4　多极子辐射272

6.3　辐射场的球面波展开279

6.3.1 电磁场在球坐标系中的解279

6.3.2　单元球面波的正交性281

6.3.3　球面波展开式中加权系数的确定284

6.3.4　球面波展开的远区场表达式288

6.4 平面界面上偶极天线的辐射289

6.4.1　无界空间的偶极子场290

6.4.2 平面界面上的偶极子场293

6.4.3　半空间媒质平面上垂直磁偶极子的辐射场294

6.5　鞍点法及界面上偶极子辐射场的计算296

6.5.1　鞍点法的有关预备知识296

6.5.2　鞍点法298

6.5.3　界面上垂直磁偶极子辐射场的计算301

6.6　理想导体圆柱对平面电磁波的散射306

6.6.1　微分散射宽度、总散射宽度和散射系数306

6.6.2　波的变换307

6.6.3　理想导体圆柱对沿z方向极化的垂直入射平面波的散射308

6.6.4　理想导体圆柱对沿y方向极化的垂直入射平面波的散射310

6.7　理想导体圆柱对柱面波的散射312

6.7.1　柱面波的波源312

6.7.2　波的变换314

6.7.3　理想导体圆柱对柱面波的散射315

6.8　理想导体球对平面波的散射316

6.8.1　波的变换316

6.8.2　理想导体球对平面波的散射317

习题六322

第七章　导行电磁波325

引言325

7.1　柱形系统中场的关系式325

7.2　柱形系统中的传播波型328

7.2.1　TE波型328

7.2.2　TM波型330

7.2.3　TEM波型331

7.3.1　二维格林恒等式332

7.3　柱形波导中波型的正交性332

7.3.2　柱形波导中本征函数及其导数的正交性333

7.3.3　柱形波导中场分量的正交性334

7.3.4　柱形波导中功率的正交性334

7.4　电磁波的传播速度337

7.4.1　相速338

7.4.2　群速339

7.4.3　信号速度342

7.5　柱形波导中的功率与能量343

7.5.1　传播波型的功率与能量343

7.5.2　凋落波型的能量344

7.6　有耗柱形波导中的衰减和波型耦合345

7.6.1　有耗柱形波导中的衰减345

7.6.2　有耗管壁波导中的波型耦合348

7.7　柱形波导中的格林函数352

7.7.1　矩形波导中TEm0波型的格林函数352

7.7.2　适用于柱形波导的格林函数353

7.8　介质波导356

7.8.1　介质板波导356

7.8.2　圆形介质棒波导361

习题七364

附录 电磁理论中常用的数学公式366

附录1　矢量分析366

附录2　并矢分析378

附录3　狄拉克δ函数383

附录4　特殊函数388

附录5　矩阵及其运算403

参考文献407