电磁场理论PDF电子书下载

第一章 静电场 1

1.1 库仑定律 1

1.2 静电场的基本方程 4

1.3 静电场的势及其微分方程 5

1.4 静电场中导体的性质 10

1.5 电容和部分电容 11

1.5.1 电容器和电容 11

1.5.2 部分电容 12

1.6 电势的多极展开 14

1.7 电荷体系在外电场中的能量 19

1.8 介质的极化 20

1.9 介质中静电场的基本方程 22

1.10 静电场的边界条件 24

1.10.1 电感应强度D的法向分量的边界条件 25

1.10.2 电场强度E的切向分量的边界条件 26

1.11 分子极化率与电极化率 27

1.12 分子极化率的模型 28

1.13 静电能量 30

1.13.1 电荷系统的能量 30

1.13.2 静电场能量 32

1.14.1 导体上的力 33

1.14 静电力 33

1.14.2 介质体上的力 35

第二章 静电场边值问题解法 41

2.1 静电场的唯一性定理 41

2.2 分离变量法——直角坐标系中拉普拉斯方程的解 44

2.3 分离变量法——圆柱坐标系中拉普拉斯方程的解 54

2.4 分离变量法——球坐标系中拉普拉斯方程的解 68

2.5 镜像法 80

2.5.1 平面镜像 81

2.5.2 球面镜像 85

2.5.3 柱面镜像 91

2.6 格林函数法 93

2.6.1 格林函数 93

2.6.2 用格林函数表示边值问题的解 94

2.6.3 简单边界的格林函数 95

2.7.1 复电势函数法 100

2.7.2 保角变换法 106

2.7.3 施瓦兹变换 112

2.8 有限差分法 118

第三章 恒定电流与恒定磁场 126

3.1 恒定电流 126

3.1.1 电流密度矢量 126

3.1.2 电荷守恒定律 127

3.1.3 欧姆定律 128

3.1.4 焦耳定律 129

3.1.5 弛豫时间 129

3.1.6 恒定电场 130

3.1.7 恒定电流场的边界条件 130

3.1.8 恒定电流场与静电场的对比 131

3.2 毕奥-萨伐尔定律 安培定律 133

3.3 恒定磁场的基本方程 136

3.4 恒定磁场的矢势及其微分方程 138

3.5 矢势的多极展开 143

3.6 电流分布在外磁场中的能量 145

3.7 物质的磁化 146

3.8 介质中恒定磁场的基本方程 148

3.9 恒定磁场的边界条件 150

3.9.1 磁场强度H的切向分量的边界条件 150

3.9.2 磁感应强度B的法向分量的边界条件 150

3.10 恒定磁场的标势及其微分方程 154

3.11 法拉第感应定律 159

3.12 电感 161

3.13 静磁能量 164

3.13.1 电流回路系统的能量 164

3.13.2 静磁场能量 165

3.14.1 电流回路上的力 166

3.14 磁力 166

3.14.2 介质体上的力 168

第四章 时变电磁场 176

4.1 麦克斯韦方程组 176

4.1.1 位移电流 麦克斯韦方程组 176

4.1.2 介质的电磁性质关系 178

4.1.3 洛仑兹力公式 179

4.2 不同媒质分界面上的边界条件 179

4.3 电磁场的波动方程 180

4.4.1 用势描述电磁场 183

4.4 电磁场的矢势和标势 183

4.4.2 规范变换和规范不变性 184

4.4.3 达朗倍尔方程 185

4.5 达朗倍尔方程的求解 推迟势 187

4.6 电磁场的能量 坡印廷定理 188

4.7 电磁场的动量 动量守恒定律 193

第五章 电磁波的传播 197

5.1 非导电媒质中的电磁波 197

5.2 波的偏振 200

5.3 电磁波在介质分界面上的反射和折射 202

5.3.1 反射、折射的基本规律 203

5.3.2 反射波振幅、折射波振幅与入射波振幅之间的关系 204

5.3.3 功率反射系数和功率透射系数 206

5.3.4 布儒斯特角 208

5.3.5 全反射 临界角 208

5.4 色散 211

5.4.1 介质的色散 211

5.4.2 导体的色散 212

5.4.3 等离子体的色散 213

5.5 导电媒质中的电磁波 214

5.6 电磁波在导体面上的反射和透射 217

5.7 群速度 221

5.8 等离子体的介电张量 等离子体中的电磁波 223

5.9 铁氧体的磁导率张量 铁氧体中的电磁波 228

5.9.1 磁导率张量 228

5.9.2 铁氧体中的电磁波 231

5.10 有界空间中的电磁波 谐振腔 234

5.10.1 理想导体的边界条件 234

5.10.2 谐振腔内的电磁场 235

5.10.3 谐振频率 238

5.10.4 品质因数 239

5.11 波导管 239

5.11.1 矩形波导中的电磁波 240

5.11.2 截止频率 242

5.11.3 波导中的传输功率 244

5.11.4 衰减 245

第六章 电磁波的辐射 250

6.1 推迟势的多极展开 250

6.2 电偶极场和电偶极辐射 253

6.3 磁偶极辐射和电四极辐射 257

6.3.1 磁偶极辐射 257

6.3.2 电四极辐射 258

6.4.1 天线上的电流分布 260

6.4.2 半波天线 260

6.4 线天线辐射 260

6.4.3 天线阵 262

6.5 电磁波的衍射 264

6.5.1 衍射问题 264

6.6.2 基尔霍夫公式 265

6.5.3 小孔衍射 266

第七章 狭义相对论 271

7.1 伽俐略变换和经典时空观 271

7.2 洛仑兹变换 273

7.2.1 间隔不变性 273

7.2.2 洛仑兹变换 274

7.3.1 时空结构 276

7.3 相对论的时空性质 276

7.3.2 因果律和相互作用的最大传播速度 277

7.3.3 同时的相对性 278

7.3.4 运动时钟的延缓 279

7.3.5 运动尺缩短 280

7.3.6 速度变换公式 280

7.4 物理规律协变性的数学形式 282

7.4.1 三维空间的正交变换 282

7.4.2 物理量按空间变换性质的分类 284

7.4.3 洛仑兹变换的四维形式 285

7.4.4 四维矢量和张量 286

7.4.6 张量代数 289

7.4.6 四维矢量微商算符 290

7.4.7 物理规律的协变性 291

7.5 电磁规律的相对论形式 291

7.5.1 四维电流密度矢量 291

7.5.2 四维势矢量 292

7.5.3 电磁场张量 293

7.5.4 麦克斯韦方程组的协变形式 294

7.5.5 电磁场的变换 295

7.6.6 四维洛仑兹力密度、电磁场的能量、动量守恒方程的协变形式 298

7.6.1 四维动量 300

7.6 相对论力学 300

7.6.2 质量和能量的关系 301

7.6.3 动量和能量的关系 302

7.6.4 相对论力学方程 302

7.6.5 洛仑兹力 303

第八章 运动电荷的辐射 307

8.1 运动带电粒子的势和电磁场 307

8.1.1 李纳-维谢尔势 307

8.1.2 任意运动带电粒子的电磁场 308

8.1.3 匀速运动带电粒子的电磁场 311

8.2.1 低速运动情形 313

8.2 加速运动带电粒子的辐射 313

8.2.2 高速运动(即相对论性运动)情形 314

8.3 带电粒子的电磁场对粒子的反作用 316

8.3.1 电磁质量 316

8.3.2 辐射阻尼 317

8.4 电子对电磁波的散射 318

8.4.1 自由电子对电磁波的散射 318

8.4.2 束缚电子对电磁波的散射 320

8.5 经典电磁理论的适用界限 321

附录一 矢量与张量 323

附录二 国际单位制和高斯单位制中的主要公式对照表 327