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引言 1

1.电磁现象的研究·电磁场理论的建立 1

2.场的描述 2

3.电磁场学科与电磁场工程 3

4.课程体系与内容的考虑 3

第1章 电磁场的数学物理基础 5

1.1 电磁场物理模型的构成 5

1.1.1 电磁场的基本物理量——源量和场量 6

1.1.2 电磁场中的媒质及其电磁性能参数 9

1.2矢量分析 11

1.2.1 矢量代数 11

1.2.2 坐标系统 13

1.2.3 矢量积分 14

1.2.4 标量场的梯度 17

1.2.5 矢量场的散度 19

1.2.6 矢量场的旋度 21

1.3 场论基础 23

1.3.1 散度定理 23

1.3.2 斯托克斯定理 24

1.3.3 无散场与无旋场 25

1.3.4 亥姆霍兹定理 27

1.4 电磁场的基本规律——麦克斯韦方程组 29

1.4.1 电磁感应定律 29

1.4.2 全电流定律 33

1.4.3 麦克斯韦方程组 35

第2章 静态电磁声Ⅱ：静电场 38

2.1 基本方程与场的特性 38

2.1.1 静电场的基本方程 39

2.1.2 真空中的高斯定理·静电场的有散性 39

2.1.3 静电场的无旋性 41

2.2 自由空间中的电场 42

2.2.1 自由空间中的E和φ 42

2.2.2 场分布：基于场量E的分析 44

2.2.3 场分布：基于位函数φ的分析 49

2.2.4 电场线和等位面(线) 52

2.3.1 静电场中的导体 55

2.3 导体和电介质 55

2.3.2 静电场中的电介质·电介质的极化 56

2.4 电介质中的电场 59

2.4.1 电介质中的高斯定理 59

2.4.2 介电常数·击穿场强 60

2.4.3 不同煤质分界面上的边界条件 64

2.5 边值问题 69

2.5.1 数学模型——边值问题 69

2.5.2 直接积分法 71

2.5.3 分离变量法 73

2.5.4 静电场解的惟一性 79

2.6.1 点电荷与无限大接地导电平面系统的电场 81

2.6 镜像法 81

2.6.2 电轴与无限大接地导电平面系统的电场 83

2.6.3 电轴法 85

2.6.4 点电荷与无限大介质平面系统的电场 88

2.6.5 点电荷与导体球系统的电场 89

2.7 电容·部分电容 92

2.7.1 两导体系统的电容 93

2.7.2 多导体系统的电荷与电位·部分电容 94

2.7.3 静电屏蔽 98

2.8 静电场能量 98

2.8.1 带电体系统中的静电场能量 99

2.8.2 静电能量的分布及其分布密度 100

2.9 电场力 102

习题 105

第3章 静态电磁场Ⅲ：恒定电流的电场和磁场 112

3.1 恒定电场的基本方程与场的特性 112

3.1.1 恒定电场的基本方程·无散、无旋场 113

3.1.2 电功率·电动势 114

3.1.3 不同媒质分界面上的边界条件 116

3.2 恒定电场与静电场的比拟·接地系统 118

3.2.1 静电比拟 118

3.2.2 接地电阻 121

3.2.3 跨步电压 123

3.3 恒定磁场的基本方程与场的特性 124

3.3.2 真空中的安培环路定律·恒定磁场的有旋性 125

3.3.1 恒定磁场的基本方程 125

3.3.3 磁通连续性原理·恒定磁场的无散性 126

3.3.4 毕奥 萨伐尔定律 126

3.4 自由空间中的磁场 128

3.4.1 场分布：基于场量B的分析 128

3.4.2 场分布：基于矢量磁位A的分析 135

3.4.3 场分布：基于标量磁位φ_π的分析 140

3.4.4 磁场线 144

3.5 媒质中的磁场 146

3.5.1 媒质磁化 146

3.5.2 磁场强度H一般形式的安培环路定律 149

3.5.3 不同媒质分界面上的边界条件 151

3.5.4 场分布：基于场量H的分析；边值问题；镜像法 153

3.6 电感 158

3.6.1 自感 159

3.6.2 互感 162

3.6.3 线形回路的电感 163

3.7 磁场能量 166

3.7.1 载流回路系统中的磁场能量 166

3.7.2 磁场能量的分布及其分布密度 168

3.8 磁场力 170

习题 174

第4章 准静态电磁场 181

4.1 准静态电磁场 181

4.1.1 电准静态场 181

4.1.2 磁准静态场 182

4.1.3 不同媒质分界面上的边界条件 185

4.1.4 时谐电磁场的复数表示 186

4.2 导电媒质中自由电荷的弛豫过程 187

4.2.1 均匀导电媒质中的电荷弛豫 187

4.2.2 分块均匀导电媒质中的电荷弛豫 188

4.3 集肤效应与透入深度·电磁屏蔽 190

4.3.1 集肤效应与透入深度 190

4.3.2 电磁屏蔽 193

4.4 涡流及其应用 194

4.4.1 铁心叠片中的涡流 194

4.4.2 涡流的工业应用 196

4.5.1 轴向磁场向导体壳内的扩散 198

4.5 导电媒质中的磁扩散·磁屏蔽 198

4.5.2 横向磁场向导体壳内的扩散 200

4.5.3 磁屏蔽 202

习题 205

第5章 动态电磁场与电磁波 207

5.1 动态电磁场 207

5.1.1 动态电磁场的边界条件 208

5.1.2 有损媒质的复数表示 210

5.2 电磁场能量·坡印廷定理 211

5.3 电磁位 214

5.3.1 电磁位·洛伦兹规范 214

5.3.2 非齐次波动方程 215

5.3.3 电磁位的积分解 216

5.4 电磁辐射 220

5.4.1 电偶极子的电磁场 220

5.4.2 近场与远场 221

5.4.3 方向图 222

5.4.4 线天线与天线阵 224

5.4.5 天线的互易性 228

5.4.6 电磁波频谱 229

5.5 理想介质中的均匀平面电磁波 230

5.5.1 波动方程及其解 231

5.5.2 均匀平面电磁波的物理意义 232

5.5.3 波矢量 233

5.6 均匀平面电磁波的反射与透射 235

5.6.1 反射定律与透射定律 236

5.6.2 反射系数与透射系数 237

5.6.3 垂直入射电磁波的反射与透射 239

5.7 琼斯矢量和琼斯矩阵 245

5.7.1 琼斯矢量 245

5.7.2 波的极化 245

5.7.3 琼斯矩阵 248

5.7.4 均匀平面电磁波在各向异性介质中的传播 249

5.8 有损媒质中的均匀平面电磁波 252

5.8.1 波动方程及其解 253

5.8.2 传播系数与波阻抗 253

5.8.4 良导体情况 254

5.8.3 低损耗介质情况 254

5.9 导引电磁波 256

5.9.1 非均匀平面电磁波 257

5.9.2 平行板波导 258

5.9.3 矩形波导与谐振腔 264

习题 268

第6章 工程电磁场应用专题 271

6.1 电磁场数值分析 271

6.1.1 电磁场数值分析的任务和内容 271

6.1.2 有限元法 273

6.1.3 时域有限差分法 277

6.1.4 优化模拟电荷法 282

6.2 电磁场逆问题 283

6.2.1 优化算法 283

6.2.2 参数计算与模型接口问题 284

6.2.3 其他相关问题 284

6.2.4 计算实例 285

6.3 优化算法及其在电磁场逆问题中的应用 288

6.3.1 模拟退火算法 288

6.3.2 禁忌算法 290

6.3.3 基因(遗传)算法 291

6.3.4 计算实例 293

6.3.5 矢量优化算法 296

6.4.1 电法勘探 298

6.4 电磁探测 298

6.4.2 电法测井 301

6.4.3 感应测井 303

6.4.4 探地雷达 307

6.5 电磁环境与电磁兼容技术 311

6.5.1 电磁环境与电磁干扰源 311

6.5.2 电磁干扰的传播途径 312

6.5.3 电磁干扰的抑制技术 313

6.5.4 电磁兼容测量场所 314

6.5.5 电磁兼容标准 317

6.6 生物电磁场 317

6.6.1 生物系统的电磁特性 317

6.6.2 人体电磁场 318

6.6.3 应用概况 319

6.7 磁悬浮技术 320

6.8 电场和磁场的光学测量法 324

6.8.1 电场强度的测量 324

6.8.2 磁感应强度的测量 326

6.8.3 测量信号的检测 327

附录一 坐标系统 330

附录二 矢量分析公式 333

附录三 部分材料的参数和物理常数 336

习题参考答案 339

索引 348

参考书目 353