第1章 导论：波与相量 1
概论 1
1.1 电磁学历史时间线 2
1.1.1 经典时期电磁学 2
1.1.2 现代电磁学 3
1.2 量纲、单位和符号 4
1.3 电磁学的本质 12
1.3.1 引力场：有益的类比 12
1.3.2 电场 13
1.3.3 磁场 15
1.3.4 静态场和动态场 16
1.4 行波 18
1.4.1 无耗媒质中的正弦波 19
1.4.2 有耗媒质中的正弦波 23
1.5 电磁频谱 26
1.6 复数回顾 28
科技摘要1 LED照明 30
1.7 相量回顾 34
1.7.1 求解步骤 34
1.7.2 行波的相量表示 37
科技摘要2 太阳能电池 38
第2章 传输线 46
2.1 概论 46
2.1.1 波长的作用 47
2.1.2 传播模式 49
2.2 集中参数模型 50
2.3 传输线方程 53
2.4 波在传输线上的传播 55
2.5 无耗微带线 59
2.6 无耗传输线：总则 63
2.6.1 电压反射系数 64
2.6.2 驻波 67
2.7 无耗传输线的波阻抗 73
科技摘要3 微波炉 76
2.8 无耗传输线的特殊情况 78
2.8.1 短路线 78
2.8.2 开路线 81
2.8.3 短路／开路技术的应用 81
2.8.4 长度为nλ／2的传输线 83
2.8.5 1/4波长变换器 83
2.8.6 匹配传输线ZL=Z0 83
2.9 无耗传输线上的功率流 85
2.9.1 瞬时功率 85
2.9.2 时间平均功率 86
2.10 史密斯圆图 87
2.10.1 参数方程 88
2.10.2 波阻抗 90
2.10.3 SWR，电压最大值和最小值 93
2.10.4 阻抗到导纳的变换 94
2.11 阻抗匹配 99
2.11.1 集总元件匹配 100
2.11.2 单支节匹配 105
2.12 传输线上的瞬态 108
2.12.1 瞬态响应 109
2.12.2 弹射图 112
科技摘要4 电磁除癌器 115
第3章 矢量分析 131
概论 131
3.1 矢量代数的基本法则 132
3.1.1 两个矢量相等 133
3.1.2 矢量的加法和减法 133
3.1.3 位置矢量与距离矢量 134
3.1.4 矢量乘法 134
3.1.5 标量和矢量的三重积 138
3.2 正交坐标系 139
3.2.1 直角坐标系 139
3.2.2 圆柱坐标系 141
3.2.3 球坐标 144
科技摘要5 全球定位系统 145
3.3 坐标系间的变换 148
3.3.1 直角坐标到圆柱坐标间的变换 148
3.3.2 直角坐标到球坐标的变换 151
3.3.3 圆柱坐标到球坐标的变换 152
3.3.4 两点间的距离 152
3.4 标量场的梯度 153
3.4.1 圆柱坐标系和球坐标系中的梯度 155
3.4.2 梯度运算的性质 155
3.5 矢量场的散度 158
科技摘要6 X射线计算机断层扫描 161
3.6 矢量场的旋度 164
3.6.1 旋度的矢量恒等式 166
3.6.2 斯托克斯定理 166
3.7 拉普拉斯算子 168
第4章 静电学 179
4.1 麦克斯韦方程组 179
4.2 电荷和电流分布 181
4.2.1 电荷密度 181
4.2.2 电流密度 182
4.3 库仑定律 183
4.3.1 多个点电荷的电场 184
4.3.2 分布电荷的电场 185
4.4 高斯定律 188
4.5 标量电位 190
4.5.1 用电场表示的电位 190
4.5.2 点电荷的电位 192
4.5.3 连续电荷分布的电位 192
4.5.4 用电位表示的电场 192
4.5.5 泊松方程 194
4.6 导体 195
4.6.1 漂移速度 197
4.6.2 电阻 198
4.6.3 焦耳定律 200
科技摘要7 电阻传感器 200
4.7 电介质 202
4.7.1 极化电场 203
4.7.2 介质的击穿 204
4.8 电场的边界条件 205
4.8.1 介质导-体边界 208
4.8.2 导体-导体边界 209
4.9 电容 211
4.10 静电势能 214
科技摘要8 超级电容器电池 215
4.11 镜像法 218
科技摘要9 电容传感器 220
第5章 静磁学 235
概论 235
5.1 磁场力和磁力矩 236
5.1.1 作用于载流导体的磁场力 238
5.1.2 载流回路的磁力矩 241
5.2 比奥-萨伐定律 244
5.2.1 面电流和体电流分布产生的磁场 245
5.2.2 磁偶极子的磁场 248
5.2.3 平行导体间的磁场力 249
5.3 麦克斯韦静磁场方程 250
5.3.1 磁场的高斯定律 250
5.3.2 安培定律 251
科技摘要10 电磁铁 255
5.4 矢量磁位 257
5.5 材料的磁特性 259
5.5.1 电子轨道磁矩和自旋磁矩 259
5.5.2 磁导率 260
5.5.3 铁磁材料的磁滞现象 261
5.6 磁场的边界条件 262
5.7 电感 264
5.7.1 螺线管内部的磁场 264
5.7.2 自感 265
5.7.3 互感 267
5.8 磁能 268
科技摘要11 感应传感器 269
第6章 时变场的麦克斯韦方程组 281
动态电磁场 281
6.1 法拉第定律 282
6.2 时变磁场中的静止回路 284
6.3 理想变压器 288
6.4 静态磁场中的运动导体 289
6.5 电磁式发电机 293
6.6 时变磁场中的运动导体 295
科技摘要12 EMF传感器 296
6.7 位移电流 298
6.8 电磁场的边界条件 300
6.9 电荷-电流的连续性关系 301
6.10 导体中自由电荷的耗散 302
6.11 电磁位 303
6.11.1 滞后位 304
6.11.2 时谐位 305
第7章 平面波的传播 314
无界电磁波 314
7.1 时谐场 316
7.1.1 复介电常数 316
7.1.2 波动方程 317
7.2 无耗媒质中平面波的传播 318
7.2.1 均匀平面波 318
7.2.2 E和H之间的一般关系 322
科技摘要13 RFID系统 324
7.3 波的极化 326
7.3.1 线极化 327
7.3.2 圆极化 328
7.3.3 椭圆极化 330
科技摘要14 液晶显示器（LCD） 333
7.4 有耗媒质中平面波的传播 336
7.4.1 低耗电介质 337
7.4.2 良导体 338
7.5 良导体中的电流 341
7.6 电磁能流密度 344
7.6.1 无耗媒质中的平面波 345
7.6.2 有耗媒质中的平面波 346
7.6.3 功率比的分贝尺度 347
第8章 波的反射与透射 355
分界面上的电磁波 355
8.1 垂直入射波的反射和透射 356
8.1.1 无耗媒质的分界面 357
8.1.2 与传输线的类比 360
8.1.3 无耗媒质中的功率流 361
8.1.4 有耗媒质的分界面 363
8.2 斯涅耳定律 366
8.3 光纤 369
科技摘要15 激光 371
8.4 斜入射波的反射和透射 373
8.4.1 垂直极化 373
8.4.2 平行极化 377
8.4.3 布儒斯特角 379
8.5 反射率和透射率 380
科技摘要16 条形码阅读器 383
8.6 波导 385
8.7 E和H的一般关系 387
8.8 矩形波导中的TM模 389
8.9 矩形波导中的TE模 393
8.10 传播速度 395
8.11 谐振腔 398
8.11.1 谐振频率 400
8.11.2 品质因数 400
第9章 辐射与天线 409
概论 409
9.1 赫兹偶极子 412
9.1.1 远场近似 414
9.1.2 功率密度 415
9.2 天线的辐射特性 416
9.2.1 天线方向性图 417
9.2.2 波束尺寸 419
9.2.3 天线的方向性系数 420
9.2.4 天线增益 422
9.2.5 辐射电阻 422
9.3 半波偶极子天线 424
9.3.1 半波偶极子的方向性系数 426
9.3.2 半波偶极子的辐射电阻 426
9.3.3 1/4波长单极子天线 426
9.4 任意长度的偶极子 428
科技摘要17 电磁场对健康的危害 429
9.5 接收天线的有效面积 433
9.6 弗里斯传输公式 434
9.7 大孔径天线的辐射 436
9.8 具有均匀孔径分布的矩形孔径 439
9.8.1 波束宽度 440
9.8.2 方向性系数和有效面积 442
9.9 天线阵 443
9.10 等相位分布的N单元天线阵 450
9.11 天线阵的电子扫描 452
9.11.1 等幅值激励 454
9.11.2 阵列馈电 454
第10章 卫星通信系统及雷达传感器 465
应用实例 465
10.1 卫星通信系统 465
10.2 卫星转发器 468
10.3 通信链路的功率预算 470
10.4 天线波束 472
10.5 雷达传感器 473
10.5.1 雷达系统的基本运行 473
10.5.2 非模糊测距范围 474
10.5.3 测距范围及角度的分辨率 475
10.6 目标探测 476
10.7 多普勒雷达 478
10.8 单脉冲雷达 480
附录A 符号、物理量、单位及缩写 484
附录B 部分常用材料的材料参数 487
附录C 数学公式 489
附录D 选定习题答案 490
参考文献 499
索引 500
梯度、散度、旋度和拉普拉斯算子 511