電磁場與波

本書系統地闡述了宏觀電磁場和電磁波的基本規律、基本計算方法及其應用。全書共分9章：矢量分析、電磁場基本方程、靜電場及其邊值問題的解法、恆定電場和恆定磁場、時變電磁場和平面電磁波、平面電磁波的反射與折射、電磁波的輻射與散射、天線基礎及射頻傳輸線等，書末備有豐富的附錄。

緒論

第1章矢量分析

1.1矢量代數

1.1.1矢量表示法與和差運算

1.1.2矢量的乘法

1.1.3三重積

1.2矢量場的通量與散度及散度定理

1.2.1矢量場的通量

1.2.2散度的定義與運算

1.2.3散度定理

1.3矢量場的環量、旋度及斯托克斯定理

1.3.1矢量場的環量

1.3.2旋度的定義與運算

1.3.3斯托克斯定理

1.4標量場的方嚮導數與梯度及格林定理

1.4.1標量場的方嚮導數與梯度

1.4.2格林定理

1.5亥姆霍茲定理

1.5.1散度和旋度的比較

1.5.2亥姆霍茲定理

1.6曲面坐標系

1.6.1圓柱坐標系

1.6.2球面坐標系

1.6.3三種坐標系的變換

1.6.4場論運算公式

習題

第2章電磁場基本方程

2.1靜態電磁場的基本定律和基本場矢量

2.1.1庫侖定律和電場強度

2.1.2高斯定理與電通密度

2.1.3電流密度與電荷守恆定律

2.1.4畢奧薩伐定律與磁通密度

2.1.5磁通連續性原理與安培環路定律及磁場強度

2.2法拉第電磁感應定律和全電流定律

2.2.1法拉第電磁感應定律

2.2.2位移電流和全電流定律

2.2.3全電流連續性原理

2.3麥克斯韋方程組

2.3.1麥克斯韋方程組的微分形式與積分形式

2.3.2本構關係和波動方程

2.3.3電磁場的位函數

2.4電磁場的邊界條件

2.4.1一般情形

2.4.2兩種常見情形

2.5坡印廷定理和坡印廷矢量

2.5.1坡印廷定理的推導和意義

2.5.2坡印廷矢量

2.5.3場與路的一些對應關係

2.6唯一性定理

習題

第3章靜電場及其邊值問題的解法

3.1靜電場基本方程與電位方程

3.1.1靜電場基本方程

3.1.2電位定義

3.1.3電位方程

*3.2靜電場中的介質

3.2.1介質的極化

3.2.2介質中的高斯定理與相對介電常數

3.3靜電場中的導體與電容

3.3.1靜電場中的導體

3.3.2電容

*3.3.3導體系的部分電容

3.4靜電場的能量和電場力

3.4.1靜電場的能量

3.4.2用場量表示的電場能量

3.4.3電場力

3.5靜電場的邊界條件

3.5.1

和的邊界條件

3.5.2電位的邊界條件

3.6靜電場邊值問題與鏡像法

3.6.1靜電場邊值問題

3.6.2靜電場唯一性定理

3.6.3鏡像法

3.7分離變數法

3.7.1直角坐標系中的分離變數法

*3.7.2圓柱坐標系中的分離變數法

習題

第4章恆定電場和恆定磁場

4.1恆定電場

4.1.1恆定電場的基本方程

4.1.2恆定電場的邊界條件

4.1.3靜電比擬法

4.2恆定磁場的基本方程和邊界條件

4.2.1恆定磁場的基本方程

4.2.2恆定磁場的邊界條件

4.3恆定磁場的矢量磁位

4.3.1磁矢位的定義與方程

4.3.2的微分方程與積分表示式

*4.3.3的邊界條件

4.4電感

4.4.1自感

4.4.2互感

*4.5恆定磁場的能量和磁場力

4.5.1恆定磁場的能量

4.5.2磁場力

習題

第5章時變電磁場和平面電磁波

5.1時諧電磁場的複數表示

5.1.1複數

5.1.2復矢量

5.2複數形式的麥克斯韋方程組

5.2.1複數形式的麥氏方程組

5.2.2複數形式的波動方程和邊界條件

5.3復坡印廷矢量和復坡印廷定理

5.3.1復坡印廷矢量

5.3.2復坡印廷定理

5.4理想介質中的平面波

5.4.1平面波的電磁場

5.4.2平面波的傳播特性

5.4.3電磁波譜

5.5導電媒質中的平面波

5.5.1導電媒質的分類

5.5.2平面波在導電媒質中的傳播特性

5.5.3平面波在良導體中的傳播特性及集膚深度和表面電阻

*5.5.4電磁波對人體的熱效應

*5.6等離子體中的平面波

5.6.1等離子體的等效介電常數

5.6.2平面波在等離子體中的傳播特性

5.7電磁波的極化

5.7.1線極化

5.7.2圓極化

5.7.3橢圓極化

5.7.4圓極化波的應用

習題

第6章平面電磁波的反射與折射

6.1平面波對平面邊界的垂直入射

6.1.1對理想導體的垂直入射

6.1.2對理想介質的垂直入射

*6.1.3對多層邊界的垂直入射

6.2平面波對理想導體的斜入射

6.2.1沿任意方向傳播的平面波

6.2.2垂直極化波對理想導體的斜入射與快波

6.2.3平行極化波對理想導體的斜入射

6.3平面波對理想介質的斜入射

6.3.1相位匹配條件和斯奈爾定律

6.3.2菲涅耳公式

6.4全折射和全反射

6.4.1全折射

6.4.2全反射與慢波

6.4.3光纖通信

習題

第7章電磁波的輻射與散射

7.1時諧電磁場的位函數

7.1.1時諧場位函數的定義與方程

7.1.2時諧場位函數的求解與格林函數

7.2電流元的輻射

7.2.1定義與其電磁場

7.2.2近區場

7.2.3遠區場

7.2.4輻射方向圖

7.2.5輻射功率和輻射電阻

7.3對偶原理及磁流元的輻射

7.3.1廣義麥克斯韋方程組與對偶原理

7.3.2磁流元和小電流環的輻射

7.4等效原理與惠更斯元的輻射

7.4.1等效原理

7.4.2惠更斯元的輻射

7.5電磁波的散射

7.5.1散射場定義與瑞利散利

7.5.2雷達散射截面

習題

第8章天線基礎

8.1天線的功能與分類

8.1.1天線的功能

8.1.2天線的分類

8.2天線電參數和傳輸方程

8.2.1方向係數

8.2.2輻射效率和增益

8.2.3輸入阻抗與帶寬

8.2.4有效面積與傳輸方程

8.3對稱振子

8.3.1對稱振子的電流分佈和遠區場

8.3.2對稱振子的方向圖、輻射電阻和方向係數

8.3.3對稱振子的輸入阻抗

8.4天線陣

8.4.1二元邊射陣與方向圖乘積定理

8.4.2二元端射陣

8.4.3N元邊射陣

8.5微帶天線

8.5.1引言

8.5.2微帶天線工作原理

*8.5.3微帶貼片天線分析

8.6拋物面天線

8.6.1拋物面的幾何關係和幾何光學特性

*8.6.2口徑天線的輻射場和方向性

*8.6.3拋物面天線的方向圖和方向係數

8.7互易定理與天線方向圖的測試

8.7.1互易定理的一般形式

8.7.2收發天線方向圖的互易性與方向圖的測試

習題

第9章射頻傳輸線

9.1傳輸線中的導行電磁波

9.1.1縱向場法

9.1.2導行波的分類

9.2矩形波導及諧振腔

9.2.1TE波和TM波的電磁場分量

9.2.2TE波和TM波的傳播特性

9.2.3TE10波

9.2.4諧振腔

9.3同軸線

9.3.1同軸線的傳輸特性

*9.3.2同軸線的高次模

9.4微帶線

9.4.1微帶線的傳輸模式

9.4.2微帶線的准靜態特性參量

9.5雙導線

9.5.1傳輸線方程及其解

9.5.2傳播常數和特性阻抗

9.6端接負載的無耗傳輸線

9.6.1端接任意負載阻抗的無耗長線

9.6.2幾種典型情形

9.7史密斯圓圖與阻抗匹配

9.7.1史密斯圓圖

9.7.2傳輸線匹配的意義

9.7.3傳輸線的阻抗匹配

習題

附錄A矢量分析公式

A.1矢量恆等式

A.2矢量微分運算元

A.3坐標變換

附錄B常用數學公式和常數

B.1三角函數

B.2雙曲函數

B.3對數

B.4級數

B.5常數與換算

附錄C符號和單位

附錄D無線電頻段劃分

附錄E國產矩形波導標準尺寸

附錄F主要人名編年表

參考文獻