电磁场与电磁波及其应用PDF电子书下载

第一章矢量分析 1

1.1标量与矢量 1

1.2矢量代数 1

1.2.1矢量的加法与减法 1

1.2.2矢量的乘法 2

1.3三种常用的正交坐标系 3

1.3.1直角坐标系 3

1.3.2圆柱坐标系 4

1.3.3球坐标系 5

1.4标量场的方向导数与梯度 5

1.4.1标量场与矢量场 5

1.4.2标量场的等值面 6

1.4.3方向导数与梯度 6

1.4.4哈密顿算子 8

1.5矢量场的通量与散度 10

1.5.1通量 10

1.5.2散度 11

1.5.3散度定理 13

1.6矢量场的环量与旋度 16

1.6.1环量 16

1.6.2旋度 17

1.6.3斯托克斯定理 19

1.7无散场与无旋场 21

1.7.1无散场 21

1.7.2无旋场 22

1.8拉普拉斯运算 23

1.9格林定理和亥姆霍兹定理 23

1.9.1格林定理 23

1.9.2亥姆霍兹定理 24

小结 25

思考题 27

习题 27

第二章 电磁场的基本定律 30

2.1电荷及电荷守恒定律 30

2.1.1电荷及电荷密度 30

2.1.2电流及电流连续性方程 31

2.2静电场的基本规律 33

2.2.1库仑定律与电场强度 33

2.2.2静电场的散度与旋度 36

2.2.3介质的极化与电位移矢量 37

2.3恒定磁场的基本规律 41

2.3.1安培力定律与磁感应强度 42

2.3.2恒定磁场的散度与旋度 44

2.3.3磁介质的磁化与磁场强度 45

2.4电磁感应定律与位移电流 50

2.4.1电磁感应定律 50

2.4.2位移电流 53

2.5麦克斯韦方程组 56

2.5.1麦克斯韦方程组的积分形式 56

2.5.2麦克斯韦方程组的微分形式 57

2.5.3媒质的本构关系 57

2.6电磁场的边界条件 60

2.7电磁场基本定律的应用 66

小结 68

思考题 72

习题 72

第三章 麦克斯韦方程组的几种特殊解 77

3.1静电场的边值问题解 77

3.1.1基本方程和边界条件 77

3.1.2电位与电容 78

3.1.3静电场的能量与静电力 81

3.2恒定电场的边值问题解 84

3.2.1基本方程和边界条件 84

3.2.2恒定电场与静电场的比拟 85

3.3恒定磁场的边值问题解 87

3.3.1基本方程和边界条件 88

3.3.2磁位与电感 88

3.3.3恒定磁场的能量与磁场力 92

3.4分离变量法 95

3.4.1直角坐标系中的分离变量法 95

3.4.2圆柱坐标系中的分离变量法 97

3.4.3球坐标系中的分离变量法 99

3.5镜像法 100

3.5.1接地导体平面的镜像 101

3.5.2导体球面的镜像 103

3.5.3导体圆柱面的镜像 105

3.5.4介质平面的镜像 107

3.6唯一性定理 110

3.7工程应用 111

小结 115

思考题 118

习题 119

第四章 时变电磁场 121

4.1波动方程 121

4.2时变场的位函数 122

4.2.1矢量磁位和标量电位 122

4.2.2达朗贝尔方程 123

4.3时变电磁场的能量与能流 124

4.3.1能量密度 124

4.3.2能流密度 124

4.4时谐电磁场 127

4.4.1复数表示 127

4.4.2复电容率和复磁导率 129

4.4.3平均能量密度和平均能流密度矢量 130

4.5左手媒质 132

4.6时变电磁场的应用 137

小结 142

思考题 144

习题 144

第五章 平面波 147

5.1波动方程的解 147

5.2理想介质中的均匀平面波 149

5.3导电媒质中的平面波 154

5.4平面波的极化特性 157

5.4.1直线极化 157

5.4.2圆极化 158

5.4.3椭圆极化 160

5.5各向异性媒质铁氧体中的电磁波 160

5.6平面边界上平面波的垂直入射 161

5.7多层边界上平面波的垂直入射 167

5.7.1多层介质中的场量关系与等效波阻抗 167

5.7.2四分之一波长匹配层 169

5.7.3二分之一波长介质窗 170

5.8任意方向传播的平面波 170

5.9理想介质边界上平面波的斜入射 173

5.9.1反射定律与折射定律 173

5.9.2全反射与全透射 175

5.10理想导体表面上平面波的斜入射 180

5.11平面电磁波的应用 184

小结 184

思考题 185

习题 186

第六章 电磁辐射 188

6.1电流元辐射 188

6.1.1电流元的近区场 189

6.1.2电流元的远区场 190

6.1.3电流元的方向性 191

6.2对称振子天线 192

6.2.1对称振子的电流分布 192

6.2.2对称振子的辐射场 193

6.2.3对称振子的辐射参数 194

6.3天线阵辐射 197

6.3.1二元阵 197

6.3.2方向图乘积定理 199

6.4对偶原理与电流环（磁流元）辐射 205

6.4.1对偶原理 205

6.4.2磁流元的辐射场 207

6.5惠更斯原理 210

6.6电磁辐射的应用 215

小结 219

思考题 221

习题 221

附录一 重要的矢量公式 224

附录二 常用的数学公式 226

附录三 量和单位 230

部分习题参考答案 232

参考文献 239