电磁场与电磁波基础 第2版PDF电子书下载

第1章　矢量分析与场论 1

1.1　矢量的表示和运算 1

1.1.1　矢量与标量 1

1.1.2　矢量的代数运算 2

1.1.3　标量场与矢量场 4

1.2　正交坐标系 4

1.2.1　正交坐标系的概念 4

1.2.2　笛卡儿坐标系 5

1.2.3　圆柱坐标系 6

1.2.4　球坐标系 7

1.2.5　三种坐标系中单位矢量之间的关系 8

1.3　矢量函数的通量与散度 10

1.3.1　矢量的通量 10

1.3.2　散度 12

1.3.3　高斯散度定理 14

1.4　矢量函数的环量与旋度 15

1.4.1　矢量的环量 16

1.4.2　矢量场的旋度 16

1.4.3　斯托克斯定理 20

1.5　标量函数的方向导数与梯度 21

1.5.1　标量场与等值面 21

1.5.2　方向导数 21

1.5.3　梯度 22

1.6　格林公式 25

1.7　亥姆霍兹定理 26

1.7.1　散度和旋度的比较 26

1.7.2　亥姆霍兹定理 26

1.8　矢量场的分类 27

本章小结 28

习题1 30

第2章 电场、磁场与麦克斯韦方程 33

2.1　电场力、电场强度与电位 34

2.1.1　电场力与电场强度 34

2.1.2　电位 35

2.2　磁场力、磁感应强度与磁位 36

2.2.1　磁场力与磁感应强度 36

2.2.2　矢量磁位 37

2.2.3　标量磁位 40

2.3　洛伦兹力 40

2.4　电偶极子 41

2.5　磁偶极子 43

2.6　由电通量与高斯定律导出麦克斯韦第一方程 46

2.6.1　电通量 46

2.6.2　麦克斯韦第一方程 46

2.7 由电磁感应定律与斯托克斯定律导出麦克斯韦第二方程 47

2.8　由磁通量与高斯定律导出麦克斯韦第三方程 47

2.9　由安培环路定律与斯托克斯定律导出麦克斯韦第四方程 48

2.9.1　传导电流、运流电流和位移电流 48

2.9.2　电流连续性原理 50

2.9.3　麦克斯韦第四方程 51

2.10　微分形式的麦克斯韦方程组 52

2.11　麦克斯韦方程的积分形式 54

2.12　麦克斯韦方程的时谐形式 56

2.13　电磁场的能量与坡印廷矢量 57

本章小结 61

习题2 62

第3章　介质中的麦克斯韦方程组 64

3.1　分子模型 64

3.2　电介质及其极化 65

3.2.1　极化的概念 65

3.2.2　极化矢量P 66

3.2.3　介质的分子模型与极化矢量 67

3.2.4　高密度介质中的电场 68

3.2.5　考虑极化效应的麦克斯韦方程组 70

3.3　折射率与相对介电常数 72

3.4　介质的磁化 74

3.4.1　磁化的概念 74

3.4.2　磁化电流与磁化矢量M 74

3.4.3　磁场强度 74

3.4.4　磁介质 75

3.5　介质中的麦克斯韦方程组 76

3.6　电磁场的边界条件 77

本章小结 84

习题3 86

第4章　矢量位与标量位 88

4.1　矢量位A 88

4.2　标量位φ 88

4.3　用位函数φ和A表示的非均匀波动方程 89

4.4　利用场源ρ和J求解位函数φ和A 92

4.5　李纳-维谢尔位函数 94

本章小结 98

习题4 99

第5章　静态场的解 100

5.1　泊松方程和拉普拉斯方程 100

5.1.1　静态场中的麦克斯韦方程组 100

5.1.2　泊松方程和拉普拉斯方程 102

5.2　对偶原理 105

5.3　叠加原理和唯一性定理 106

5.3.1　边界条件的分类 106

5.3.2　叠加原理 106

5.3.3　唯一性定理 107

5.4　镜像法 107

5.4.1　点电荷与无限大平面导体的合成场计算 107

5.4.2　电介质分界面的镜像电荷 109

5.4.3　球形边界问题 111

5.4.4　圆柱形边界问题 112

5.5　分离变量法 113

5.5.1　笛卡儿坐标系中的分离变量法 113

5.5.2　圆柱坐标系中的分离变量法 116

5.6　格林函数法 118

5.6.1　静电场边值问题的格林函数法表达式 119

5.6.2　简单边界的格林函数 121

5.7　有限差分法 122

本章小结 125

习题5 126

第6章 自由空间中的电磁波 128

6.1　波的数学描述 128

6.2　均匀平面波与三维波动方程 129

6.3　电波与磁波 130

6.4 自由空间中的平面电磁波 131

6.4.1　随时间变化的单色平面波 132

6.4.2　均匀平面电磁波的特性 133

6.5　波的极化 136

6.6　电磁波谱 141

本章小结 143

习题6 143

第7章　非导电介质中的电磁波 145

7.1　非导电介质中的电磁波方程 145

7.2　平面电磁波在理想介质中的传播 147

7.3　平面电磁波在非理想介质中的传播 148

7.3.1　等效复介电系数 148

7.3.2　波动方程及其解 149

7.4　低密度气体中的电磁波 150

7.5　高密度介质中的电磁波 152

7.6　复数折射率的相关结论 153

7.7　相速与能流速度 154

7.8　色散 157

7.9　相速与群速 158

本章小结 160

习题7 160

第8章　导电介质中的电磁波 162

8.1　导电介质的一般模型 162

8.2　导电介质在高频或低频时的特性 163

8.2.1　介质的折射率与导电介质的频率特性 163

8.2.2　导电介质的趋肤深度 165

8.2.3　导电介质的趋肤效应 167

8.3　导电介质中的电磁波 169

8.3.1　导电介质中波的传播特性 169

8.3.2　良导体中的均匀平面电磁波 172

8.4　等离子体对波的反射 175

本章小结 177

习题8 178

第9章 电磁波的反射与折射 179

9.1　电磁波传播的边界条件 179

9.2　传播矢量 182

9.3　平面边界的反射与透射 183

9.4　反射波的极化 191

9.5　法向入射 192

9.6　全折射与全反射 194

9.6.1　全折射 194

9.6.2　全反射 195

9.7　反射波的相位变化 196

9.8　各向异性媒质中的平面电磁波 197

本章小结 198

习题9 200

第10章　导行电磁波 203

10.1 电磁波在均匀导波装置中传播的一般特性 203

10.1.1　电磁波在均匀导波装置中的传播 203

10.1.2　均匀导波装置中的TEM波、TE波和TM波 205

10.1.3　均匀导波装置中的导行波传输特性 207

10.2　TEM传输线 209

10.2.1　传输线方程及其时谐稳态解 209

10.2.2　传输线的传输特性参数 213

10.2.3　无损耗传输线的工作状态 215

10.3　矩形波导 221

10.3.1　矩形波导中的TM波 221

10.3.2　矩形波导中的TE波 222

10.3.3　矩形波导中的TE10波 224

10.4　圆柱形波导 228

10.4.1 圆柱形波导中的TM波 228

10.4.2　圆柱形波导中的TE波 230

10.5　导波系统中的功率传输与损耗 232

10.5.1　波导的功率传输和功率容量 232

10.5.2　波导的损耗和衰减 233

10.6　谐振腔 235

10.6.1　同轴谐振腔 235

10.6.2　矩形谐振腔 236

10.6.3　谐振腔的品质因素Q 237

10.7　介质波导和光纤简介 238

10.7.1　介质波导 238

10.7.2　光纤 238

本章小结 240

习题10 241

第11章　辐射系统简介 242

11.1　缓慢移动的加速点电荷的辐射 242

11.2　自由电荷的能量散射 246

11.3　束缚电荷辐射的散射 247

11.4　电偶极子天线的辐射 248

11.5　天线的辐射电阻 250

11.6　天线的增益 251

11.7　磁偶极子天线的辐射 251

本章小结 256

习题11 256

附录A　一些有用的数学结论 257

附录B　计算雅可比行列式 261

附录C　矢量D、H、E、B、P、M之间的关系 262

附录D　相关的国际单位 263

附录E　相关的物理常数 264

附录F　中英文术语对照表 266

习题参考答案 272

参考文献 280