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第1章 矢量分析及场论 1

1.1 矢量场和标量场 1

1.1.1 场的分类 1

1.1.2 场的表示方法 2

1.1.3 矢量运算 3

本节思考与练习 5

1.2 正交曲线坐标系 6

1.2.1 直角坐标系 6

1.2.2 圆柱坐标 8

1.2.3 球坐标 10

1.2.4 长度、面和体的微分元及积分 12

本节思考与练习 20

1.3 标量场的梯度 20

1.3.1 方向导数 20

1.3.2 梯度 22

本节思考与练习 24

1.4 矢量场的通量、散度和散度定理 24

1.4.1 通量和通量源 24

1.4.2 散度 25

1.4.3 散度定理 28

本节思考与练习 30

1.5 矢量场的环量、旋度和斯托克斯定理 30

1.5.1 环量和涡旋源 30

1.5.2 旋度 31

1.5.3 斯托克斯定理 36

本节思考与练习 38

1.6 若干定理 38

1.6.1 格林定理 38

1.6.2 唯一性定理 39

1.6.3 亥姆霍兹定理 40

1.7 标量场和矢量场的MATLAB基本运算和仿真 41

本节思考与练习 46

本章小结 47

习题一 49

第2章 静电场 52

2.1 库仑定律 52

2.1.1 电荷 52

2.1.2 电场强度 53

2.1.3 库仑定律与叠加原理 53

本节思考与练习 55

2.2 真空中静电场的基本方程 56

2.2.1 立体角 56

2.2.2 静电场的通量和散度 57

2.2.3 静电场的环量和旋度 58

本节思考与练习 59

2.3 电位 60

2.3.1 电位的引入及电位的物理意义 60

2.3.2 电位的计算方法 60

本节思考与练习 62

2.4 介质中的高斯定律 62

2.4.1 电偶极子 63

2.4.2 介质的极化 65

2.4.3 介质中的高斯定律 67

2.4.4 本构关系 67

本节思考与练习 69

2.5 静电场的边界条件 69

2.5.1 两种介质分界面上的边界条件 70

2.5.2 介质与导体分界面上的边界条件 71

本节思考与练习 73

2.6 电位的二阶微分方程 73

本节思考与练习 76

2.7 分离变量法 77

2.7.1 直角坐标系分离变量法 77

2.7.2 圆柱坐标系分离变量法 82

2.7.3 球坐标系的分离变量法 86

本节思考与练习 91

2.8 镜像法 92

2.8.1 平面镜像法 92

2.8.2 圆柱面镜像法 95

2.8.3 球面镜像法 97

2.8.4 电轴法 98

本节思考与练习 100

2.9 多导体系统及部分电容 100

2.9.1 电容的概念 100

2.9.2 多导体系统间的部分电容 102

本节思考与练习 104

2.10 静电场能量及静电力 104

2.10.1 静电场能量 104

2.10.2 静电力 106

本节思考与练习 108

2.11 静电场的MATLAB运算和仿真 108

本节思考与练习 114

本章小结 115

习题二 118

第3章 恒定电场 126

3.1 电流密度 126

3.1.1 电流强度和电流密度 126

3.1.2 电流密度和电荷密度 127

3.1.3 欧姆定律和焦耳定律 127

本节思考与练习 129

3.2 恒定电场的基本方程 129

3.2.1 电流连续性方程及恒定电场基本方程 129

3.2.2 电动势 130

本节思考与练习 132

3.3 恒定电场的边界条件 132

本节思考与练习 134

3.4 恒定电场与静电场的比拟 135

本节思考与练习 137

3.5 恒定电场的MATLAB运算和仿真 138

本节思考与练习 140

本章小结 140

习题三 142

第4章 恒定磁场 144

4.1 安培力定律、磁感应强度 144

4.1.1 安培力定律 144

4.1.2 磁感应强度、毕奥—沙伐定律 145

4.1.3 洛仑兹力 146

本节思考与练习 148

4.2 真空中磁场的基本方程 149

4.2.1 磁通连续性方程 149

4.2.2 安培环路定律 150

本节思考与练习 153

4.3 矢量磁位 153

4.3.1 矢量磁位 153

4.3.2 磁偶极子 156

本节思考与练习 157

4.4 磁介质中的安培环路定律 157

4.4.1 介质的磁化 157

4.4.2 介质中的安培环路定律 159

本节思考与练习 161

4.5 恒定磁场的边界条件 161

4.5.1 法向边界条件和切向边界条件 162

4.5.2 折射关系 163

4.5.3 用矢量位表示的边界条件 164

本节思考与练习 165

4.6 标量磁位 165

4.6.1 标量磁位及其方程 165

4.6.2 标量磁位的多值性 166

4.6.3 介质磁化的磁荷模型及其标量磁位 167

本节思考与练习 167

4.7 电感 167

4.7.1 自感系数和互感系数 167

4.7.2 自感和互感的计算 169

本节思考与练习 172

4.8 磁场能量和磁场力 172

4.8.1 磁场能量 172

4.8.2 磁场力 175

本节思考与练习 176

4.9 恒定磁场的MATLAB运算和仿真 176

本节思考与练习 181

本章小结 181

习题四 183

第5章 时变电磁场 187

5.1 法拉第电磁感应定律 187

本节思考与练习 190

5.2 位移电流 191

本节思考与练习 193

5.3 麦克斯韦方程组 194

5.3.1 麦克斯韦方程组 194

5.3.2 本构关系 195

5.3.3 无源区的麦克斯韦方程组 195

5.3.4 无源区的波动方程 196

本节思考与练习 196

5.4 时变电磁场的边界条件 196

5.4.1 两种媒质分界面上的边界条件 197

5.4.2 理想导体表面的边界条件 197

本节思考与练习 199

5.5 动态位电磁波的一般概念 199

5.5.1 动态位方程 199

5.5.2 动态位方程的解 200

5.5.3 平面波的一般概念 202

本节思考和练习 203

本章小结 203

习题五 204

第6章 电磁兼容基础 207

6.1 电磁干扰的数学描述方法 207

6.1.1 周期性函数的傅里叶变换 207

6.1.2 非周期性干扰信号的频谱分析 208

6.1.3 脉冲信号的傅里叶积分及快速时／频域转换 209

6.2 分贝的概念与应用 212

6.2.1 分贝的定义及换算关系 212

6.2.2 分贝的应用 215

6.3 电磁环境及电磁污染途径 215

6.3.1 自然电磁环境 215

6.3.2 人为电磁干扰 216

6.3.3 电磁干扰三要素 217

本章小结 218

习题六 219

第7章 电磁兼容滤波器设计 220

7.1 电磁干扰滤波器 220

7.1.1 电磁干扰滤波器的工作原理 220

7.1.2 电磁干扰滤波器的主要特性 220

7.1.3 低通滤波器的结构选择 221

7.2 电磁干扰常用滤波器元件 222

7.2.1 电容器 222

7.2.2 电感 229

7.2.3 滤波连接器 232

7.3 电磁干扰滤波器的选用与安装 236

7.3.1 电磁干扰滤波器的选用 236

7.3.2 电磁干扰滤波器的安装 240

习题七 241

第8章 PCB的电磁兼容设计及应用 242

8.1 一般设计原则 242

8.1.1 印制电路板的布局和布线 242

8.1.2 单面板和双面板几种地线的分析 245

8.1.3 多层板 250

8.2 旁路和去耦 253

8.2.1 物理特性 253

8.2.2 电容 257

8.2.3 引线电感 257

8.3 变频器应用中的电磁兼容应用 258

8.3.1 干扰来源 258

8.3.2 传播方式 259

8.3.3 电磁兼容对策 260

习题八 262