序言 1
第1章 自由空间中的麦克斯韦积分定律 1
1.0 引言 1
内容概述 1
1.1 自由空间中的洛仑兹定律 5
1.2 电荷密度与电流密度 7
1.3 电场强度的高斯积分定律 9
奇异电荷分布 11
1.4 安培积分定律 14
高斯连续性条件 14
奇异电流分布 16
安培连续性条件 17
1.5 电荷守恒的积分形式 18
电荷守恒连续性条件 21
1.6 法拉第积分定律 21
无环量的电场强度 22
有环量的电场强度 23
法拉第连续性条件 24
1.7 磁通的高斯积分定律 24
1.8 小结 25
磁通连续性条件 25
参考文献 27
习题 27
第2章 自由空间中的麦克斯韦微分定律 33
2.0 引言 33
2.1 散度算子 34
2.2 高斯积分定理 35
2.3 高斯定律、磁通连续性与电荷守恒 37
2.4 旋度算子 37
2.6 安培微分定律与法拉第微分定律 39
2.5 斯托克斯积分定理 39
2.7 场的形象化以及散度和旋度 40
2.8 麦克斯韦微分定律和积分定理小结 44
习题 45
第3章 准静电学与准静磁学导言 49
3.0 引言 49
3.1 由麦克斯韦、洛仑兹和牛顿定律所支配世界的时间演变 50
3.2 准静态定律 53
3.3 场成为准静态的条件 54
3.4 准静态系统 58
3.5 应用概述 61
3.6 小结 63
习题 64
第4章 电准静态场:重叠积分观点 68
4.0 引言 68
4.1 用标量电位表示的无旋电场.梯度算子和梯度积分定理 69
二维无旋场的形象化 73
4.2 泊松方程 73
4.3 叠加原理 74
4.4 与电荷奇异性相关的电场 75
位于原点的电偶极子 77
其它的电荷奇异性 78
无限远处的一对等量异号电荷 78
4.5 对特定电荷分布的泊松方程的解答 79
面电荷密度的重叠积分 80
线电荷密度的重叠积分 81
二维的电荷和电场分布 82
均匀的偶极子层的电位 83
4.6 存在完纯导体时的电准静态场 85
电容 86
4.7 镜像法 91
4.8 求解边值问题的模拟电荷法 94
4.9 小结 97
习题 99
参考文献 99
第5章 根据边值观点的电准静态场 110
5.0 引言 110
5.1 泊松方程与拉普拉斯方程的特解和齐次解 111
为满足边界条件的叠加方法 112
电容矩阵 113
5.2 泊松方程解的唯一性 113
5.3 连续性条件 114
5.4 笛卡儿坐标系中拉普拉斯方程的解 115
5.5 满足边界条件的模态展开式 119
5.6 带有边界条件的泊松方程的解 125
5.7 极坐标系中拉普拉斯方程的解 129
5.8 在极坐标系中的例子 133
简单解 134
方位角模式 135
径向模式 136
5.9 球坐标系中拉普拉斯方程的三个解 138
5.10 拉普拉斯方程的三维解 141
笛卡儿坐标的乘积解 141
笛卡儿坐标系中的模态展开 142
其他坐标系中的模态展开 145
参考文献 146
5.11 小结 146
习题 147
第6章 极化 158
6.0 引言 158
6.1 极化强度 160
6.2 存在极化时的定律与连续性条件 162
极化电流密度与安培定律 162
位移通量密度 163
6.3 永久极化 164
6.4 极化构成定律 168
6.5 存在电线性电介质情况下的场 170
电容 171
感应极化电荷 171
6.6 分块均匀的电线性电介质 173
均匀电介质 173
分块均匀电介质 175
6.7 平滑地不均匀的电线性电介质 179
6.8 小结 181
习题 182
第7章 传导与电准静态的电荷弛豫 189
7.0 引言 189
7.1 传导构成定律 190
欧姆传导 191
单向传导 193
7.2 稳定的欧姆传导 193
连续性条件 194
电导 195
导体中场的定性图景 195
7.3 分布的电流源和相关的场 198
分布电流源的奇异性 198
与电流源奇异性相关的场 199
镜像法 200
7.4 稳定传导解的叠加和唯一性 201
为满足边界条件的叠加 201
电导矩阵 202
唯一性 203
7.5 分块均匀导体中的稳定电流 203
与线性电介质中场的比拟 203
内部-外部近似法 204
7.6 传导比拟 209
满足拉普拉斯方程的场的绘制 210
7.7 均匀导体中的电荷弛豫 211
浸没在均匀材料中的物体上的净电荷 213
不成对电荷密度的演变 216
电准静态的电位分布 216
7.8 对于不均匀物质的电准静态的传导定律 216
唯一性 217
7.9 均匀和分块均匀系统中的电荷弛豫 218
具有均匀特性的区域中的场 218
分块均匀系统中的连续性条件 219
分块均匀系统中的不均匀场 222
7.10 小结 228
习题 229
参考文献 229
第8章 磁准静态场:重叠积分和边值观点 236
8.0 引言 236
唯一地确定的矢量场 237
8.1 矢量位和矢量泊松方程 238
二维的电流和矢量位分布 239
8.2 毕奥-沙伐重叠积分 241
计算电磁铁磁场的棒模型 244
8.3 标量磁位 246
电流环的标量位 247
8.4 存在完纯导体时的磁准静态场 249
边界条件及感应的面电流密度的计算 250
完纯导体线圈端钮间的电压 251
自感 253
8.5 分块磁场 255
8.6 矢量位和边值观点 258
二维场的矢量位 258
球坐标系中轴对称场的矢量位 259
用“观察法”求边值解 260
镜像法 262
二维边值问题 263
8.7 小结 267
习题 269
第9章 磁化 275
9.0 引言 275
9.1 磁化强度 276
9.2 涉及磁化时的定律和连续性条件 277
包含磁化的法拉第定律 277
磁通密度 278
考虑磁化时的端电压 278
9.3 永久磁化 279
9.4 磁化构成定律 283
存在线性磁化材料时的自感 288
9.5 存在磁线性绝缘材料时的场 288
感应磁荷:去磁化 292
9.6 分块均匀磁线性材料中的场 292
9.7 磁路 297
电气端部关系及其特性 300
9.8 小结 303
参考文献 304
习题 304
10.0 引言 313
第10章 磁准静态弛豫和扩散 313
10.1 完纯导体系统中的磁准静态的电场 315
10.2 有限电导率导体系统中感应场的特性 319
10.3 轴向磁场通过薄板导体的扩散 323
10.4 横向磁场通过薄板导体的扩散 327
对外施场中阶跃的响应 329
10.5 磁扩散定律 330
物理解释 331
10.6 磁扩散瞬态响应 333
一维扩散方程的乘积解 334
10.7 集肤效应 336
10.8 小结 341
习题 342
第11章 能量、功率流和力 349
11.0 引言 349
电路中的功率流 350
11.1 积分和微分形式的守恒陈述 352
11.2 坡印亭定理 352
由完纯导体和自由空间组成的系统 354
11.3 具有线性极化与磁化的欧姆导体 356
电准静态系统中的另一个守恒定律 358
11.4 能量储存 360
坡印亭通量和电磁辐射 360
与电路功率输入相关的坡印亭功率密度 360
能量密度 361
用端钮变量表示的能量储存 362
11.5 电磁损耗 365
时间周期性系统的能量守恒 367
感应加热 367
电介质加热 369
磁滞损耗 371
11.6 作用于宏观媒质上的电力 371
11.7 宏观的磁力 378
互易条件 379
求余能量 380
力的计算 380
电起因的力矩 382
11.8 作用于微观的电偶极子和磁偶极子的力 385
作用于电偶极子的力 385
根据能量原理导出的作用于电荷的力 386
作用于磁荷和磁偶极子的力 388
作用于电子的库仑力与其磁偶极子所受力的比较 389
11.9 宏观力密度 391
洛仑兹力密度 391
开尔文极化力密度 392
开尔文磁化力密度 394
可选择的力密度 394
11.10 小结 397
参考文献 400
习题 400
第12章 电动力学场:重叠积分观点 408
12.0 引言 408
12.1 电动力学场和位 409
叠加原理 411
连续性条件 411
点电荷的位 413
12.2 奇异源的电动力学场 413
电偶极子场 415
正弦稳态下的电偶极子 418
远区场和均匀极化的平面波 420
磁偶极子场 420
12.3 电动力学场的重叠积分 421
瞬变响应 421
正弦稳态响应 422
12.4 正弦稳态下的天线辐射场 423
分布电流的分布 424
天线阵 425
边射天线阵中的偶极子 426
端射天线阵中的偶极子 426
端射天线阵中的有限偶极子 426
增益 427
12.5 复坡印亭定理和辐射电阻 428
复坡印亭定理 428
辐射电阻 429
12.6 周期性的面源场:均匀和非均匀的平面波 431
横磁(TM)场 431
亥姆霍兹方程的乘积解 432
横电(TE)场 435
镜像法 438
12.7 存在完纯导体时的电动力学场 438
地平面上方的四分之一波长的天线 439
地平面上方的两个单元构成的天线阵 440
带有反射器的地平面 441
在驻波节点的边界 441
12.8 小结 443
参考文献 444
习题 445
13.0 引言 449
第13章 电动力学场:边值观点 449
13.1 TEM波简介 450
MQS极限 453
MQS近似 453
EQS极限 454
EQS近似 455
13.2 平行板间的二维模式 456
13.3 平行板间的TE和TM驻波 460
13.4 矩形波导模式 466
13.5 介质波导:光纤 471
13.6 小结 475
习题 476
第14章 一维波动力学 481
14.0 引言 481
14.1 分布参数等效电路和分布参数模型 481
平面波 483
理想传输线 483
准一维的模型 484
14.2 横电磁波 484
空心管中不存在TEM场 487
功率流与能量储存 487
14.3 无限长传输线上的瞬变过程 489
对初始条件的响应 491
14.4 有界传输线上的瞬变 494
匹配 496
14.5 正弦稳态下的传输线 501
传输线阻抗 502
14.6 传输线的反射系数表示法 506
史密斯图 507
驻波比 508
反射系数平面内的导纳 510
14.7 有耗时的分布参数等效电路和模型 511
14.8 在欧姆导体(R=0)内的均匀TEM波 514
位移电流远大于传导电流 516
传导电流远大于位移电流 517
14.9 准一维模型(G=0) 519
电荷扩散的传输线 522
集肤深度比所有关心的尺寸小的情况 523
14.10 小结 524
习题 527
第15章 电磁场综述 532
15.0 引言 532
增量偶极子 533
15.1 源和材料的结构 533
平面周期性的结构 534
圆柱形的和球形的 534
平行平面板之间的场 535
轴对称的(同轴的)场 535
有纵向边界条件的TM和TE场 536
圆柱形的导体对和导体平面 536
15.2 宏观媒质 536
宏观媒质的源表示法 536
材料的理想化 537
完纯性的相对性 537
近似定律的自洽性 538
15.3 特性时间，物理过程与近似法 538
相似性与麦克斯韦方程组 539
特性时间与特性长度 540
15.4 能量，功率与力 543
能量与准静态学 543
习题 545
附录1 矢量运算 547
矢量 547
矢量加法 547
矢量积的定义 549
标量积的定义 549
标量三重积 550
双重叉积 551
附录2 线积分与面积分以及旋度为矢量的证明 552
线积分 552
面积分 553
旋度运算结果为矢量的证明 554
表Ⅰ 笛卡儿坐标系、圆柱坐标系和球坐标系中的微分算子 557
表Ⅱ 积分定理 557
表Ⅲ 矢量恒等式 558
表Ⅳ 基本常数 558