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第1章 矢量分析与场论 1

1.1 矢量分析 1

1.1.1 矢性函数 1

1.1.2 矢性函数的导数与微分 2

1.1.3 矢性函数的积分 5

1.2 场 6

1.2.1 场的概念 6

1.2.2 数量场的等值面 6

1.2.3 矢量场的矢量线 6

1.3 数量场的方向导数和梯度 7

1.3.1 方向导数 7

1.3.2 梯度 9

1.4 矢量场的通量和散度 11

1.4.1 通量 11

1.4.2 散度 14

1.5 矢量场的环量及旋度 16

1.5.1 环量 16

1.5.2 旋度 18

1.6 几种重要的矢量场 20

1.6.1 有势场 20

1.6.2 管形场 21

1.6.3 调和场 21

1.7 哈密顿算子 21

1.8 正交曲线坐标系 23

1.8.1 正交曲线坐标的概念 23

1.8.2 柱面坐标系和球面坐标系 24

1.9 亥姆霍兹定理 25

习题 27

第2章 静电场 30

2.1 库仑定律与电场强度 30

2.1.1 库仑定律 30

2.1.2 电场强度 31

2.2 静电场的基本方程 32

2.3 电偶极子 36

2.4 电介质的极化 37

2.4.1 介质的极化 37

2.4.2 极化介质产生的电位 38

2.4.3 介质中的场方程 39

2.4.4 D与E的关系及介电常数 40

2.5 静电场的边界条件 41

2.6 导体系统的电容 43

2.6.1 电位系数 43

2.6.2 电容系数和部分电容 44

2.7 电场能量与能流密度 46

2.7.1 电场能量 46

2.7.2 能量密度 47

2.8 电场力 49

习题 50

第3章 恒定电流的电场和磁场 53

3.1 恒定电流的电场 53

3.1.1 电流密度 53

3.1.2 欧姆定律的微分形式和焦耳定律 54

3.1.3 恒定电流场的基本方程 55

3.1.4 恒定电流场的边界条件 56

3.1.5 恒定电流场与静电场的比拟 58

3.2 磁感应强度 59

3.3 恒定磁场的基本方程 60

3.4 磁矢位 63

3.5 磁偶极子 65

3.6 磁介质中的场方程 67

3.6.1 磁场强度 67

3.6.2 磁介质中恒定磁场基本方程 69

3.7 恒定磁场的边界条件 70

3.8 标量磁位 71

3.9 互感和自感 72

3.10 磁场能量和磁场力 74

3.10.1 磁场能量 74

3.10.2 磁场力 76

习题 77

第4章 静态场的解 80

4.1 边值问题的分类 80

4.2 唯一性定理 80

4.2.1 格林公式 81

4.2.2 唯一性定理 81

4.3 镜像法 82

4.3.1 导体平面上方点电荷的电场 82

4.3.2 导体球附近点电荷的电场 84

4.3.3 导体平面附近有平行放置的线电荷的电场 85

4.3.4 无限大介质平面上点电荷的电场 86

4.4 分离变量法 87

4.4.1 直角坐标系中的分离变量法 87

4.4.2 圆柱坐标系中二维拉普拉斯方程的解 91

4.4.3 球坐标系二维拉普拉斯方程的解 93

4.5 复变函数法 95

4.5.1 复电位函数 95

4.5.2 用复电位解二维边值问题 95

4.5.3 保角变换 97

4.6 格林函数法 99

4.6.1 静电场边值问题的格林函数法表示式 99

4.6.2 简单边界的格林函数 101

4.6.3 格林函数的应用 102

4.7 有限差分法 102

习题 105

第5章 时变电磁场 108

5.1 法拉第电磁感应定律 108

5.2 位移电流 110

5.3 麦克斯韦方程组 112

5.4 电磁场的边界条件 114

5.5 坡印廷定理 117

5.6 正弦电磁场 119

5.6.1 正弦电磁场的复数表示 119

5.6.2 麦克斯韦方程组的复数形式 121

5.6.3 复数形式的本构关系和边界条件 121

5.6.4 复坡印廷矢量 122

5.6.5 复介电常数与复磁导率 123

5.7 波动方程 124

5.8 标量位和矢量位 126

习题 127

第6章 平面电磁波 130

6.1 理想介质中的平面波 130

6.1.1 均匀平面波的分析 130

6.1.2 均匀平面波的传播特性 132

6.2 导电媒质中的平面波 134

6.2.1 导电媒质中平面波的传播特性 135

6.2.2 趋肤深度和表面电阻 138

6.3 等离子体中的平面波 141

6.4 电磁波的色散和群速 142

6.5 电磁波的极化 143

6.5.1 线极化 144

6.5.2 圆极化 144

6.5.3 椭圆极化 146

6.6 沿任意方向传播的平面波 146

6.7 平面波向平面边界的垂直入射 148

6.7.1 平面波向理想导体的垂直入射 148

6.7.2 平面波向理想介质的垂直入射 150

6.8 平面波向多层平面边界的垂直入射 153

6.9 平面波向平面边界的斜入射 155

6.9.1 平面波向理想导体平面的斜入射 155

6.9.2 平面波对理想介质的斜入射 157

6.9.3 全反射和全透射 160

习题 162

第7章 导行电磁波 165

7.1 沿均匀导波装置传输电磁波的分析 165

7.1.1 导波装置中电磁场纵向分量与横向分量的关系 165

7.1.2 导行波波型的分类 167

7.1.3 导行波的传输特性 168

7.2 矩形波导 169

7.2.1 矩形波导中的TE波 169

7.2.2 矩形波导中的TM波 171

7.2.3 矩形波导的传输特性 172

7.2.4 矩形波导中的TE10模 173

7.3 圆柱形波导 176

7.3.1 圆形波导中的TE波 177

7.3.2 圆形波导中的TM波 179

7.3.3 圆波导的传输特性 179

7.3.4 圆波导中的几个主要波形 180

7.4 波导中的能量传输与损耗 182

7.5 同轴线 185

7.5.1 同轴线的特性阻抗 185

7.5.2 同轴线的传输参数和功率 186

7.6 谐振腔 186

7.6.1 微波谐振腔的演化过程及其基本参量 187

7.6.2 矩形空腔谐振器 190

7.6.3 圆柱形空腔谐振器 191

习题 193

第八章 电磁波的辐射 195

8.1 滞后位 195

8.2 电基本振子的辐射场 197

8.2.1 电基本振子的电磁场计算 197

8.2.2 电基本振子的辐射功率和辐射电阻 199

8.3 对偶原理与磁基本振子的辐射场 200

8.3.1 磁基本振子的辐射场 200

8.3.2 对偶原理 203

8.4 天线的电参数 204

8.4.1 辐射方向图 205

8.4.2 天线方向系数 205

8.4.3 辐射效率 206

8.4.4 输入阻抗 206

8.4.5 增益系数 206

8.4.6 有效长度 207

8.5 对称振子天线与天线阵的概念 207

8.5.1 对称振子天线 207

8.5.2 天线阵的概念 211

8.6 面天线的辐射场 213

8.6.1 基尔霍夫公式 214

8.6.2 口径面的辐射场 215

8.7 互易定理 215

习题 217

附录1 常用矢量公式 219

附录2 常用数学公式 222

附录3 无线电频段的划分 226

附录4 量和单位 227

参考文献 229