1矢量分析与场论 1
1.1矢量分析 1
1.1.1标量和矢量 1
1.1.2矢量的代数运算 2
1.1.3矢量的标积与矢积 2
1.2常用的正交坐标系 3
1.2.1直角坐标系 3
1.2.2圆柱坐标系 4
1.2.3球坐标系 6
1.3标量场 8
1.3.1标量场的等值面 8
1.3.2标量场的方向导数和梯度 9
1.4矢量场的通量和散度 12
1.4.1矢量场的矢量线 12
1.4.2通量 13
1.4.3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 17
1.5.3斯托克斯定理 18
本章提要 19
思考题 20
习题 21
2宏观电磁现象的基本原理 24
2.1基本电磁物理量 24
2.2电磁场基本定律 33
2.3麦克斯韦方程组的积分形式 43
2.4麦克斯韦方程组的微分形式 48
2.5时变电磁场的边界条件 50
本章提要 54
思考题 55
习题 56
3静电场和恒定电场 59
3.1静电场的基本方程 59
3.2高斯定律的应用 60
3.3电位与电位梯度 62
3.4静电场中导体的性质 66
3.5导体的电容 69
3.5.1孤立导体电容 69
3.5.2双导体电容 70
3.5.3多导体系统的电容 70
3.6静电场的边界条件 73
3.7镜像法 75
3.7.1导电平面上方点电荷的电场 76
3.7.2导体球附近点电荷的电场 78
3.7.3无限大介质平面上点电荷的电场 79
3.8恒定电场 80
3.8.1恒定电流场方程 81
3.8.2恒定电流场的边界条件 81
3.9分离变量法 83
3.9.1直角坐标系中的分离变量法 83
3.9.2圆柱坐标系中的分离变量法 86
3.10电场能量 88
3.10.1静电场的能量 88
3.10.2恒定电流场的能量损耗 89
本章提要 90
思考题 92
习题 93
4恒定电流的磁场 96
4.1静磁场的基本方程 96
4.2安培环路定律的应用 99
4.3导体的自感和互感 100
4.4恒定磁场的边界条件 104
4.5静磁场的能量 107
本章提要 110
思考题 110
习题 111
5时变电磁场 113
5.1时变电磁场的波动性 113
5.2电磁场的能量守恒——坡印廷定理 114
5.3时变电磁场惟一性定理 117
5.4正弦电磁场 119
5.4.1麦克斯韦方程的复矢量形式 120
5.4.2复数形式的坡印廷定理 122
本章提要 124
思考题 126
习题 126
6平面电磁波 128
6.1理想介质中的平面波 128
6.1.1均匀平面波的分析 128
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趋肤效应 138
6.3等离子体中的平面波 142
6.4电磁波的色散和群速 144
6.5电磁波的极化 145
6.5.1线极化 145
6.5.2圆极化 146
6.5.3椭圆极化 147
6.5.4极化技术的应用 148
6.6平面波向平面边界的垂直入射 149
6.6.1平面波向理想导体的垂直入射 149
6.6.2平面波向理想介质的垂直入射 153
6.7平面电磁波向平面边界的斜入射 157
6.7.1平面电磁波向理想介质的斜入射 157
6.7.2平面电磁波向理想导体平面的斜入射 164
本章提要 168
思考题 171
习题 172
7导行电磁波 176
7.1导波的基本原理 176
7.2矩形波导 181
7.3波导的激励与耦合 185
7.4传输线 186
7.4.1传输线的分布参数 187
7.4.2传输线方程及其解 188
7.4.3入射波和反射波的叠加 190
7.4.4传输线的基本特性 191
7.4.5均匀无损耗传输线的工作状态分析 196
本章提要 202
思考题 204
习题 204
8电磁辐射 206
8.1电偶极子的辐射 207
8.2电与磁的对偶性 209
8.3磁偶极子的辐射 210
8.4天线的基本电参数 211
8.5对称振子 218
8.5.1对称振子的辐射场 218
8.5.2对称振子的输入阻抗 219
8.6天线阵 220
本章提要 223
思考题 224
习题 224
附录 225
各章习题参考答案 228
参考文献 238