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第1章　矢量分析 1

1.1　三种常用坐标系 1

1.1.1　坐标系构成 1

1.1.2　坐标变量代换 2

1.2　标量场与矢量场 3

1.2.1　标量场 4

1.2.2　矢量场 4

1.3　描述标量场分布和变化规律的物理量 5

1.3.1　等值面 5

1.3.2　方向导数 6

1.3.3　梯度 7

1.4　描述矢量场分布和变化规律的物理量 8

1.4.1　矢量线 8

1.4.2　通量和散度 9

1.4.3　环量和旋度 12

1.5　亥姆霍兹定理 14

本章小结 15

习题 16

第2章　静电场 18

2.1 电场强度 18

2.1.1 电荷密度 18

2.1.2　库仑定律 19

2.1.3　电场强度 20

2.2　静电场的高斯定理和散度 21

2.2.1　真空中的高斯定理和散度 21

2.2.2　电介质中高斯定理和散度 24

2.3　静电场的环路定理、旋度和电位 28

2.4　静电场的基本方程 31

2.4.1　场矢量基本方程 32

2.4.2　电位的基本方程 32

2.5　静电场的边界条件 33

2.5.1　电位移矢量的边界条件 33

2.5.2　电场强度矢量的边界条件 34

2.5.3　电位的边界条件 35

2.6　导体系统的电容 36

2.6.1　电容的定义 36

2.6.2 电容的计算 37

2.7　静电场能量与能量密度 38

本章小结 40

习题 41

第3章　静态场问题的解法 44

3.1　静态场问题的类型 44

3.1.1　分布型问题 44

3.1.2　边值型问题 44

3.2 唯一性定理 45

3.2.1　格林公式 45

3.2.2　唯一性定理 46

3.3　静态场问题的解析解法 46

3.3.1　镜像法 46

3.3.2　分离变量法 50

3.4　基于MATLAB的静态场问题的数值解法 54

3.4.1　分布型问题的数值解法 55

3.4.2　边值型问题的数值解法 58

本章小结 65

习题 65

第4章　恒定电流的电场和磁场 67

4.1　恒定电场理论 67

4.1.1　电流及电流密度 67

4.1.2　欧姆定律和焦耳定律 68

4.1.3　恒定电场的基本方程 71

4.1.4　恒定电场的边界条件 73

4.2　恒定电场与静电场比较 74

4.3　恒定磁场理论 76

4.3.1　恒定磁场的实验定律和磁感应强度 76

4.3.2　恒定磁场的基本方程 78

4.3.3　矢量磁位 81

4.3.4　标量磁位 82

4.3.5　恒定磁场的边界条件 85

本章小结 87

习题 89

第5章　时变电磁场 92

5.1　麦克斯韦方程组 92

5.1.1　电流连续性方程 92

5.1.2　电磁感应定律 93

5.1.3　位移电流 94

5.1.4　麦克斯韦方程组 96

5.2　时变电磁场的边界条件 98

5.2.1　场矢量D和B的法向分量的边界条件 98

5.2.2　场矢量E和H的切向分量的边界条件 99

5.3　复数形式的麦克斯韦方程组 101

5.3.1　谐变场量的复数表示 101

5.3.2　时谐场下麦克斯韦方程组的复数形式 102

5.3.3　时谐场下媒质及复介电常数 104

5.4　波动方程 105

5.5　电磁场能量与能流 107

5.5.1　坡印廷定理 107

5.5.2　坡印廷定理的复数形式 110

本章小结 112

习题 113

第6章　各向同性媒质中的平面电磁波 115

6.1　理想介质中的均匀平面电磁波 115

6.1.1　均匀平面波的场解 115

6.1.2　均匀平面波的极化 120

6.2　沿任意方向传播的平面电磁波 124

6.2.1　平面波的一般表达式 124

6.2.2　平面波的视在相速 126

6.3　有损耗媒质中的均匀平面波 126

6.3.1　均匀平面波的电磁场 126

6.3.2　传播常数和波阻抗的意义 127

6.3.3　低损耗媒质中的平面波 128

6.3.4　良导电媒质中的均匀平面波 129

6.4　电磁波的色散 132

本章小结 135

习题 136

第7章　均匀平面电磁波的反射和透射 137

7.1　均匀平面波对平面分界面的垂直入射 137

7.1.1　对理想导体的垂直入射 137

7.1.2　对理想介质的垂直入射 139

7.2　均匀平面波对多层媒质分界面的垂直入射 143

7.2.1　多层媒质中的电磁波及边界条件 143

7.2.2　等效波阻抗 144

7.2.3　无反射的条件 146

7.3　均匀平面波对介质分界面的斜入射 147

7.3.1　相位匹配条件和斯奈尔折射定律 147

7.3.2　垂直极化波对理想介质平面的斜入射 148

7.3.3　平行极化波对理想介质平面的斜入射 150

7.3.4　全反射和全透射 152

7.4　平面电磁波对理想导体界面的斜入射 155

7.4.1　垂直极化波对理想导体平面的斜入射 155

7.4.2　平行极化波对理想导体平面的斜入射 157

本章小结 158

习题 159

第8章　导行电磁波 161

8.1　导行波的传输特性 162

8.1.1　导行波的波动方程 162

8.1.2 TEM波的传播特性 164

8.1.3 TE、TM波的传播特性 165

8.2　矩形波导 167

8.2.1　矩形波导中TE波的解 167

8.2.2　矩形波导中TM波的解 171

8.2.3　矩形波导中波的传播特性 171

8.3　矩形波导中的TE10波 174

8.3.1 TE10模的场分布 174

8.3.2 TE10模的传输特性 175

8.3.3　矩形波导壁TE10模的电流分布 176

本章小结 177

习题 178

第9章　电磁波的辐射 179

9.1　电磁波的辐射条件 179

9.2　电基本振子的辐射 180

9.2.1 电基本振子的电磁场 180

9.2.2　电基本振子的近区电磁场 181

9.2.3　电基本振子的远区电磁场 182

9.3　磁基本振子的辐射 184

9.4　发射天线的电参数 186

9.4.1　方向性函数和方向图 187

9.4.2　方向性系数 189

9.4.3　辐射效率 190

9.4.4　增益 190

9.4.5　输入阻抗 191

9.4.6　极化 191

9.5　线天线与线天线阵 191

9.5.1　对称振子天线 191

9.5.2　线天线阵原理 194

9.6　电磁场仿真工具在天线设计中的应用 196

9.6.1　现代电磁场仿真工具的介绍 197

9.6.2　天线仿真实例 199

本章小结 202

习题 203

附录 205

附录Ⅰ 重要矢量分析公式 205

附录Ⅱ　第3章例题MATLAB程序 207

附录Ⅲ 电磁场理论的物理量及单位 212

习题参考答案 213

参考文献 225