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第1章 三种坐标系与场 1

1.1 单位矢量 1

1.2 三种常用的坐标系 1

1.2.1 直角坐标系 2

1.2.2 圆柱坐标系 3

1.2.3 球坐标系 5

1.3 三种坐标系的坐标变量之间的关系 7

1.4 三种坐标系的坐标单位矢量之间的关系 8

1.4.1 直角坐标系与圆柱坐标系的坐标单位矢量之间的关系 8

1.4.2 圆柱坐标系和球坐标系的坐标单位矢量之间的关系 9

1.4.3 直角坐标系和球坐标系的坐标单位矢量之间的关系 9

1.5 矢量运算 9

1.5.1 直角坐标系矢量运算 10

1.5.2 圆柱坐标系矢量运算 11

1.5.3 球坐标系矢量运算 11

1.6 场及场的特性 12

1.6.1 场的概念 12

1.6.2 力线方程 13

小结 14

思考题 15

习题 15

第2章 场源模型 16

2.1 标量场 16

2.2 标量场的方向导数 17

2.2.1 方向导数 17

2.2.2 方向导数的计算 17

2.3 标量场的梯度 18

2.3.1 梯度的概念 18

2.3.2 梯度的性质 19

2.3.3 梯度运算 20

2.4 矢量场的散度 22

2.4.1 矢量场的通量 22

2.4.2 散度的概念 23

2.4.3 散度表达式 23

2.5 矢量场的旋度 28

2.5.1 矢量场的环量 28

2.5.2 旋度的概念 28

2.5.3 旋度表达式 29

2.5.4 矢量场的旋度和散度的意义 32

2.6 方向导数、梯度、旋度、散度比较 34

2.7 亥姆霍兹定理 35

小结 36

思考题 38

习题 39

第3章 电磁场中的基本物理量和基本实验定律 40

3.1 电磁场的一个场源——电荷与电荷分布 40

3.1.1 体积电荷分布与体积电荷密度 40

3.1.2 面电荷分布与电荷面密度 41

3.1.3 线电荷分布与电荷线密度 41

3.1.4 点电荷概念 41

3.2 电磁场的另一个场源——电流与电流密度 42

3.2.1 电流 42

3.2.2 体积电流密度 42

3.2.3 面积电流密度 43

3.2.4 线电流密度 44

3.3 电流连续性方程 45

3.4 库仑定律 电场强度 46

3.5 分布电荷的电场强度 48

3.6 安培力定律 磁感应强度 52

3.7 磁感应强度的矢量积分公式 55

小结 57

思考题 58

习题 58

第4章 静电场分析 60

4.1 静电场分析的基本变量 60

4.2 真空中静电场的基本方程 61

4.3 电位函数 66

4.4 泊松方程 拉普拉斯方程 69

4.5 点电荷的δ函数表示 格林函数 71

4.6 格林定理 泊松方程的积分公式 72

4.7 唯一性定理 74

4.8 电介质的极化 极化强度 76

4.9 介质中的高斯定律 边界条件 79

4.9.1 介质中的高斯定律 79

4.9.2 分界面边界条件 81

4.10 恒定电场的基本方程 边界条件 84

4.10.1 恒定电场的基本方程 84

4.10.2 恒定电场的边界条件 87

4.11 导体系统的电容 91

4.12 电场能量静电力 92

4.12.1 电场能量 92

4.12.2 静电力 95

小结 97

思考题 99

习题 99

第5章 恒定磁场分析 102

5.1 恒定磁场分析的基本变量 102

5.2 真空中磁场的基本方程 103

5.2.1 磁通连续性原理和磁场的散度 103

5.2.2 真空中的安培环路定律和磁感应强度的旋度 104

5.3 矢量磁位 108

5.3.1 矢量磁位的概念 108

5.3.2 矢量位泊松方程 109

5.3.3 利用矢量位A求磁通 110

5.4 磁偶极子的矢量位和标量位 112

5.5 物质的磁化现象、磁化强度 114

5.5.1 物质的磁化及磁化强度 114

5.5.2 磁化电流的分布与磁化强度的关系 114

5.6 磁介质中磁场的基本方程 116

5.7 磁场的边界条件 120

5.8 标量磁位 124

5.8.1 标量磁位的定义 124

5.8.2 标量磁位的多值性 124

5.8.3 标量拉氏方程 125

5.9 自感和互感 125

5.9.1 自感与互感 125

5.9.2 计算互感的一般公式（诺依曼公式） 126

5.10 磁场能量 磁场力 129

5.10.1 磁场能量 129

5.10.2 磁场力 132

小结 133

思考题 135

习题 135

第6章 静态场边值问题的解 138

6.1 直角坐标中的分离变量法 138

6.2 圆柱坐标中的分离变量法 142

6.3 球坐标中的分离变量法 146

6.4 镜像法 148

6.4.1 平面镜像法 149

6.4.2 平面介质镜像法 151

6.4.3 球面镜像法 154

6.4.4 圆柱面镜像法 156

6.5 有限差分法 157

6.5.1 差分表示式 157

6.5.2 迭代法 159

小结 161

思考题 161

习题 161

第7章 时变电磁场 163

7.1 法拉第电磁感应定律 163

7.2 位移电流和全电流定律 165

7.3 麦克斯韦方程 167

7.4 时变电磁场的边界条件 169

7.4.1 不同媒质分界面上的边界条件 169

7.4.2 理想介质分界面上的边界条件 171

7.4.3 理想介质和理想导体的分界面 171

7.5 坡印廷定理和坡印廷矢量 173

7.5.1 坡印廷定理 173

7.5.2 坡印廷矢量 174

7.6 波动方程 175

7.7 动态标量位和矢量位 176

小结 177

思考题 179

习题 179

第8章 均匀平面电磁波 181

8.1 亥姆霍兹方程 181

8.1.1 正弦电磁场的复数表示法 181

8.1.2 麦克斯韦方程的复数形式 183

8.1.3 亥姆霍兹方程 183

8.2 平均坡印廷矢量 184

8.3 理想介质中的均匀平面波 185

8.3.1 均匀平面波方程及其解 185

8.3.2 均匀平面波的传播特性 187

8.3.3 沿任意方向传播的均匀平面波 189

8.4 波的偏振特性 191

8.4.1 偏振的概念 191

8.4.2 平面电磁波的偏振形式 191

8.4.3 电磁波偏振特性的工程应用 193

8.5 导电媒质中的均匀平面波 194

8.6 均匀平面波对分界平面的垂直入射 199

8.6.1 平面电磁波向理想导体的垂直入射 199

8.6.2 平面电磁波向理想介质的垂直入射 201

8.7 色散与群速 204

8.7.1 色散现象与群速 204

8.7.2 群速与相速的关系 205

小结 206

思考题 207

习题 207

第9章 导行电磁波 210

9.1 沿均匀导波装置传输电磁波的一般特性 211

9.1.1 导行波的波动方程 211

9.1.2 导行波的传输特性 212

9.2 矩形波导 215

9.2.1 矩形波导中的TM波 215

9.2.2 矩形波导中的TE波 216

9.2.3 矩形波导中的TE10波 218

9.3 传输线 220

9.4 谐振腔 222

9.4.1 谐振腔的结构 222

9.4.2 谐振频率 222

9.4.3 谐振腔中场的解 224

9.4.4 品质因数 224

9.5 介质波导——光纤 225

9.5.1 光纤的基本结构和参数 226

9.5.2 光纤波导的主要优点 227

小结 227

思考题 228

习题 228

第10章 电磁波的辐射 229

10.1 辐射的基本概念 229

10.2 滞后位 230

10.3 电偶极子的辐射 231

10.3.1 电偶极子的辐射场 232

10.3.2 近区场和远区场 233

10.3.3 辐射功率和辐射电阻 234

10.4 磁偶极子的辐射 235

10.4.1 对偶原理 235

10.4.2 磁偶极子的辐射场 236

10.5 天线 237

10.5.1 中波广播天线 238

10.5.2 短波发射天线 238

10.5.3 引向天线 238

10.5.4 抛物面天线 240

10.5.5 喇叭天线 240

小结 240

思考题 241

习题 241

第11章 电磁场与电磁波实验 242

11.1 电磁波的反射和折射 242

11.1.1 电磁波在电介质表面上的反射和折射 242

11.1.2 平行偏振波在媒质分界面上无反射（全折射）条件 244

11.1.3 电磁波斜入射到良好导体表面上的反射 245

11.1.4 反射定律和折射定律验证 245

11.2 电磁波参量的测量 246

11.3 电磁波的单缝衍射和双缝干涉 249

11.3.1 单缝衍射原理 249

11.3.2 双缝干涉 251

11.3.3 衍射角与衍射强度及干涉角与干涉强度测量 251

11.4 布拉格衍射 253

11.4.1 布拉格衍射实验原理 253

11.4.2 衍射强度与入射角θ测量 255

11.5 电磁波偏振参数测量 255

11.6 均匀无耗介质参量的测量 257

11.6.1 εr测量原理 257

11.6.2 εr参数测量 258

11.7 静电场数值分析 258

11.7.1 有限差分法 259

11.7.2 静电场数值分析应用 261

参考文献 264