电磁场与电磁波PDF电子书下载

第一章 矢量分析 1

1.1 标量场与矢量场 1

1.2 矢量函数的导数与积分 1

1.2.1 矢量表示法 1

1.2.2 矢量函数的导数 2

1.2.3 矢量函数的积分 4

1.3 标量函数的梯度 4

1.3.1 等值面和等值线 4

1.3.2 方向导数 4

1.3.3 梯度 5

1.4 矢量函数的散度 8

1.4.1 矢量线和通量 8

1.4.2 散度 9

1.4.3 高斯散度定理 11

1.5 矢量函数的旋度 14

1.5.1 环量 14

1.5.2 旋度 14

1.5.3 旋度直角坐标系中的表示式 15

1.5.4 旋度与散度的区别 16

1.5.5 斯托克斯定理 16

1.6 三种常用坐标系 18

1.6.1 直角坐标系 19

1.6.2 柱坐标系 20

1.6.3 球坐标系 21

1.6.4 三种坐标系之间的关系 23

1.6.5 三种坐标系的坐标单位矢量之间的关系 24

1.7 亥姆霍兹定理 25

习题 26

第二章 宏观电磁运动的普遍规律 28

2.1 电荷与电流 28

2.1.1 电荷 电荷密度 28

2.1.2 电流 电流密度 30

2.2 库仑定律 静电场的基本方程 32

2.2.1 库仑定理 32

2.2.2 电场强度 32

2.2.3 静电场的基本方程 33

2.3 稳恒电场和稳恒磁场的基本方程 35

2.3.1 电流连续性方程 稳恒电场的基本方程 35

2.3.2 导电媒质中的传导电流 36

2.3.3 安培定律 毕奥一萨伐尔定律 38

2.3.4 稳恒磁场的基本方程 40

2.4 介质中静电场和稳恒磁场的基本方程 41

2.4.1 介质的极化 介质中静电场的基本方程 42

2.4.2 介质的磁化 介质中稳恒磁场的基本方程 44

2.5 电磁感应定律 48

2.6 麦克斯韦方程组 49

2.6.1 位移电流 49

2.6.2 麦克斯韦方程组 50

2.6.3 麦克斯韦方程组的复数形式 51

2.7 电磁场的边界条件 53

2.7.1 场矢量D和B的法向分量的边界条件 53

2.7.2 场矢量E和H的切向分量的边界条件 54

2.8.1 媒质的色散 55

2.8 时谐场中媒质的特性 55

2.8.2 媒质的分类 56

2.9 坡印廷定理 57

2.9.1 坡印廷定理 57

2.9.2 坡印廷定理的复数形式 58

2.10 波动方程 60

习题 61

第三章 平面电磁波 64

3.1 无损耗媒质中的均匀平面波 64

3.2 有损耗媒质中的均匀平面波 68

3.3 平面电磁波的极化 72

3.4 相速和群速 76

3.5 电磁波在各向异性媒质中的传播 77

3.5.1 等离子体中的电磁波 77

3.5.2 铁氧体中的电磁波 81

习题 83

第四章 平面波的反射与折射 87

4.1 电磁波反射与折射的基本规律 87

4.1.1 反射和折射的基本规律 87

4.1.2 振幅关系——费涅尔公式 89

4.2.1 均匀平面波对理想介质的垂直入射 91

4.2 均匀平面波在理想介质分界面上的反射和折射 91

4.2.2 均匀平面皮对理想介质的斜入射 93

4.2.3 全透射与全反射 94

4.3 均匀平面波对多层介质分界面的垂直入射 96

4.4 均匀平面波在理想导体表面上的反射和折射 99

4.4.1 均匀平面波对理想导体的垂直入射 99

4.4.2 均匀平面波对理想导体的斜入射 100

习题 102

第五章 导行电磁波 104

5.1 导行波的一般特性 104

5.1.1 导行波的波动方程 104

5.1.2 TEM波的一般特性 106

5.1.3 TE、TM波的一般特性 107

5.2 矩形波导 108

5.2.1 矩形波导中TE波的解 108

5.2.2 矩形波导中TM波的解 110

5.2.3 矩形波导中TE、TM波的传播特性 110

5.3 矩形波导中的TE10波 113

5.3.1 TE10波的场量表达式及其传播特性 113

5.3.2 能量传输 113

5.3.3 波导壁上的电荷、电流分布 114

5.4 介质波导 115

5.4.1 介质波导的导波原理和特点 116

5.4.2 金属平板加介质片构成的波导 116

5.4.3 光纤波导 119

习题 119

第六章 电磁波的辐射 121

6.1 电磁场的标量位、矢量位及其微分方程 121

6.2 基本振子的辐射场 123

6.2.1 电偶极子的辐射 123

6.2.2 磁偶极子的辐射 125

6.3.1 有关辐射方向性的参数 126

6.3 天线的电参数 126

6.3.2 有关辐射能量的参数 129

6.3.3 天线的输入阻抗 129

6.4 半波天线 129

6.4.1 半波天线的辐射场 130

6.4.2 半波天线的电参数 130

6.5 天线阵 131

习题 132

7.1 静电场 134

7.1.1 静电场方程与边界条件 134

第七章 静态场 134

7.1.2 静电场的标量位及其微分方程 135

7.1.3 静电场的能量 139

7.1.4 电容 141

7.2 稳恒电场（恒定电场） 142

7.2.1 稳恒电场的场方程及边界条件 142

7.2.2 焦耳定律 143

7.2.3 电阻 144

7.3 稳恒磁场 145

7.3.1 稳恒磁场的基本方程及边界条件 145

7.3.2 稳恒磁场的矢量磁位及其微分方程 147

7.3.4 电感 151

7.3.3 磁场能量 151

习题 155

第八章 稳恒场的解法 161

8.1 边值问题 161

8.2 惟一性定理 164

8.3 镜像法 165

8.3.1 对导体平面的镜像 165

8.3.2 对导体球面的镜像 167

8.3.3 线电荷对导体圆柱的镜像 168

8.3.4 两种不同介质中置有点电荷时的镜像 170

8.4 分离变量法 171

8.4.1 直角坐标系中的分离变量法 172

8.4.2 圆柱坐标系中的分离变量法 174

8.4.3 球坐标系中的分离变量法 177

8.5 有限差分法 179

8.5.1 差分方程的导出 179

8.5.2 差分方程的求解 180

8.6 有限元法 183

8.6.1 边值问题的泛函极值 183

8.6.2 泛函极值问题的离散化 184

习题 188

9.1.1 均匀媒质中的麦克斯韦方程组与波动方程 193

第九章 电磁场理论专题 193

9.1 电磁场的位函数 193

9.1.2 电磁场的位函数 194

9.1.3 规范条件与位函数的微分方程 194

9.1.4 赫兹电矢量IIe与赫兹磁矢量IIm 196

9.1.5 无源区位函数的独立分量数 197

9.2 齐次矢量亥姆霍兹方程的解 199

9.2.1 标量亥姆霍兹方程的解 199

9.2 矢量亥姆霍兹方程的解 200

9.3.1 点源非齐次标量亥姆霍兹方程 202

9.3.2 非齐次标量亥姆兹方程格林函数的一般表达式 202

9.3 解非齐次亥姆霍兹方程的格林函数法 202

9.3.3 非齐次标量亥姆霍兹方程的格林函数解 203

9.3.4 均匀无界空间中索莫菲尔德辐射条件 204

9.3.5 均匀无界空间中非齐次亥姆霍兹方程的格林函数解 205

9.3.6 矩形区域中非齐次亥姆霍兹方程的格林函数解 205

9.4 任意时变电磁场问题的求解方法 208

附录1 矢量分析公式 211

附录2 电磁波的物理量及单位 214

附录3 并矢和张量 215

习题参考答案 221

参考文献 234