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内容介绍

《电磁场与电磁波基础（第2版）》是按照电子信息与电气类专业“电磁场与电磁波”课程教学的基本要求，本着深入浅出、通俗易学的原则而编写的。为了更适合电子信息与电气类专业学生的学习，本书在给出了“场”的基本方程和一般概念与分析方法后，重申噗着墨于“波”的基本特性与传播过程分析。 《电磁场与电磁波基础（第2版）》共分11章，主要内容包括：矢量分析与场论，电场、磁场与麦克斯韦方程，介质中的麦克斯韦方程，矢量位与标量位，静态场的解，自由空间中的电磁波，非导电介质中的电磁波，导电介质中的电磁波，波的反射与折射，等等。本书最后对电磁波的导引和辐射进行了简要的介绍。每章之后均附有本章小结和丰富的习题，书末附有大部分习题参考答案。 本书可作为普通高等院校通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、自动化、电气工程及其自动化等专业的本科生教材，也可供从事“电磁场与电磁波”方向的工程技术人员参考。

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精彩书摘

长线与短线上的电磁波有什么不同呢？在低频情况下，由于波长较长，如果传输线的长度很短，即该线段与波长相比很小，则该线段上各点的电压（或电流）的大小和方向可近似认为相同，可视该线段为短线。如果频率升高，波长变短，虽然该线段长度没变，但在某瞬时其上各点的电压（或电流）的大小和方向均不相同，此时该线段应看成长线。本章讨论的传输线属于长线，即沿传输线上各点的电压或电流均不相等，它们既随时间变化，又随位置变化。 为什么长传输线上各点的电压和电流不相同呢？这与长传输线所具有的特性有关：①由于电流流过导线使导线发热，从而导线本身处处有电阻；②由于导线间绝缘不理想而存在电流，使得导线间处处有漏电导；③由于导线之间有电压，存在电场，于是导线之间处处存在电容；④由于导线中有电流，使导线周围处处存在磁场，因此导线上存在电感。这些电阻、电导、电容、电感在均匀传输线上是均匀分布的，与低频电路中电阻器、电容器、电感器等元件不同，前者的这些参数是沿线分布的，称为分布参数；而后者的参数是集中在电路中的某些点上的，称为集总参数。在低频或波长远大于传输线的长度时，传输线上的这些电阻、电导、电容、电感等分布参数完全可以忽略。但当频率很高，传输线的长度可与信号波长相比拟时，这些分布参数就不能忽略了。所以在高频情况下，传输线是具有分布参数的电路，利用传输线的分布参数等效电路就可以解释电压、电流为什么会沿传输线变化。 ……

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第1章矢量分析与场论（1） 1.1 矢量的表示和运算（1） 1.1.1 矢量与标量（1） 1.1.2 矢量的代数运算（2） 1.1.3 标量场与矢量场（4） 1.2 正交坐标系（4） 1.2.1 正交坐标系的概念（4） 1.2.2 笛卡儿坐标系（5） 1.2.3 圆柱坐标系（6） 1.2.4 球坐标系（7） 1.2.5 三种坐标系中单位矢量之间的关系（8） 1.3 矢量函数的通量与散度（10） 1.3.1 矢量的通量（10） 1.3.2 散度（12） 1.3.3 高斯散度定理（14） 1.4 矢量函数的环量与旋度（15） 1.4.1 矢量的环量（16） 1.4.2 矢量场的旋度（16） 1.4.3 斯托克斯定理（20） 1.5 标量函数的方向导数与梯度（21） 1.5.1 标量场与等值面（21） 1.5.2 方向导数（21） 1.5.3 梯度（22） 1.6 格林公式（25） 1.7 亥姆霍兹定理（26） 1.7.1 散度和旋度的比较（26） 1.7.2 亥姆霍兹定理（26） 1.8 矢量场的分类（27） 本章小结（28） 习题1（30） 第2章电场、磁场与麦克斯韦方程（33） 2.1 电场力、电场强度与电位（34） 2.1.1 电场力与电场强度（34） 2.1.2 电位（35） 2.2 磁场力、磁感应强度与磁位（36） 2.2.1 磁场力与磁感应强度（36） 2.2.2 矢量磁位（37） 2.2.3 标量磁位（40） 2.3 洛伦兹力（40） 2.4 电偶极子（41） 2.5 磁偶极子（43） 2.6 由电通量与高斯定律导出麦克斯韦第一方程（46） 2.6.1 电通量（46） 2.6.2 麦克斯韦第一方程（46） 2.7 由电磁感应定律与斯托克斯定律导出麦克斯韦第二方程（47） 2.8 由磁通量与高斯定律导出麦克斯韦第三方程（47） 2.9 由安培环路定律与斯托克斯定律导出麦克斯韦第四方程（48） 2.9.1 传导电流、运流电流和位移电流（48） 2.9.2 电流连续性原理（50） 2.9.3 麦克斯韦第四方程（51） 2.10 微分形式的麦克斯韦方程组（52） 2.11 麦克斯韦方程的积分形式（54） 2.12 麦克斯韦方程的时谐形式（56） 2.13 电磁场的能量与坡印廷矢量（57） 本章小结（61） 习题2（62） 第3章介质中的麦克斯韦方程组（64） 3.1 分子模型（64） 3.2 电介质及其极化（65） 3.2.1 极化的概念（65） 3.2.2 极化矢量P（66） 3.2.3 介质的分子模型与极化矢量（67） 3.2.4 高密度介质中的电场（68） 3.2.5 考虑极化效应的麦克斯韦方程组（70） 3.3 折射率与相对介电常数（72） 3.4 介质的磁化（74） 3.4.1 磁化的概念（74） 3.4.2 磁化电流与磁化矢量M（74） 3.4.3 磁场强度（74） 3.4.4 磁介质（75） 3.5 介质中的麦克斯韦方程组（76） 3.6 电磁场的边界条件（77） 本章小结（84） 习题3（86） 第4章矢量位与标量位（88） 4.1 矢量位A（88） 4.2 标量位φ（88） 4.3 用位函数φ和A表示的非均匀波动方程（89） 4.4 利用场源ρ和J求解位函数φ和A（92） 4.5 李纳-威谢尔特位函数（94） 本章小结（98） 习题4（99） 第5章静态场的解（100） 5.1 泊松方程和拉普拉斯方程（100） 5.1.1 静态场中的麦克斯韦方程组（100） 5.1.2 泊松方程和拉普拉斯方程（102） 5.2 对偶原理（105） 5.3 叠加原理和唯一性定理（106） 5.3.1 边界条件的分类（106） 5.3.2 叠加原理（106） 5.3.3 唯一性定理（107） 5.4 镜像法（107） 5.4.1 点电荷与无限大平面导体的合成场计算（107） 5.4.2 电介质分界面的镜像电荷（109） 5.4.3 球形边界问题（111） 5.4.4 圆柱形边界问题（112） 5.5 分离变量法（113） 5.5.1 笛卡儿坐标系中的分离变量法（113） 5.5.2 圆柱坐标系中的分离变量法（116） 5.6 格林函数法（118） 5.6.1 静电场边值问题的格林函数法表达式（119） 5.6.2 简单边界的格林函数（121） 5.7 有限差分法（122） 本章小结（125） 习题5（126） 第6章自由空间中的电磁波（128） 6.1 波的数学描述（128） 6.2 均匀平面波与三维波动方程（129） 6.3 电波与磁波（130） 6.4 自由空间中的平面电磁波（131） 6.4.1 随时间变化的单色平面波（132） 6.4.2 均匀平面电磁波的特性（133） 6.5 波的极化（136） 6.6 电磁波谱（141） 本章小结（143） 习题6（143） 第7章非导电介质中的电磁波（145） 7.1 非导电介质中的电磁波方程（145） 7.2 平面电磁波在理想介质中的传播（147） 7.3 平面电磁波在非理想介质中的传播（148） 7.3.1 等效复介电系数（148） 7.3.2 波动方程及其解（149） 7.4 低密度气体中的电磁波（150） 7.5 高密度介质中的电磁波（152） 7.6 复数折射率的相关结论（153） 7.7 相速度与能流速度（154） 7.8 色散（157） 7.9 相速与群速（158） 本章小结（160） 习题7（160） 第8章导电介质中的电磁波（162） 8.1 导电介质的一般模型（162） 8.2 导电介质在高频或低频时的特性（163） 8.2.1 介质的折射率与导电介质的频率特性（163） 8.2.2 导电介质的趋肤深度（165） 8.2.3 导电介质的趋肤效应（167） 8.3 导电介质中的电磁波（169） 8.3.1 导电介质中波的传播特性（169） 8.3.2 良导体中的均匀平面电磁波（172） 8.4 等离子体对波的反射（175） 本章小结（177） 习题8（178） 第9章电磁波的反射与折射（179） 9.1 电磁波传播的边界条件（179） 9.2 传播矢量（182） 9.3 平面边界的反射与透射（183） 9.4 反射波的极化（191） 9.5 法向入射（192） 9.6 全折射与全反射（194） 9.6.1 全折射（194） 9.6.2 全反射（195） 9.7 反射波的相位变化（196） 9.8 各向异性媒质中的平面电磁波（197） 本章小结（198） 习题9（200） 第10章导行电磁波（203） 10.1 电磁波在均匀导波装置中传播的一般特性（203） 10.1.1 电磁波在均匀导波装置中的传播（203） 10.1.2 均匀导波装置中的TEM波、TE波和TM波（205） 10.1.3 均匀导波装置中的导行波传输特性（207） 10.2 TEM传输线（209） 10.2.1 传输线方程及其时谐稳态解（209） 10.2.2 传输线的传输特性参数（213） 10.2.3 无损耗传输线的工作状态（215） 10.3 矩形波导（221） 10.3.1 矩形波导中的TM波（221） 10.3.2 矩形波导中的TE波（222） 10.3.3 矩形波导中的TE10波（224） 10.4 圆柱形波导（228） 10.4.1 圆柱形波导中的TM波（228） 10.4.2 圆柱形波导中的TE波（230） 10.5 导波系统中的功率传输与损耗（232） 10.5.1 波导的功率传输和功率容量（232） 10.5.2 波导的损耗和衰减（233） 10.6 谐振腔（235） 10.6.1 同轴谐振腔（235） 10.6.2 矩形谐振腔（236） 10.6.3 谐振腔的品质因素Q（237） 10.7 介质波导和光纤简介（238） 10.7.1 介质波导（238） 10.7.2 光纤（238） 本章小结（240） 习题10（241） 第11章辐射系统简介（242） 11.1 缓慢移动的加速点电荷的辐射（242） 11.2 自由电荷的能量散射（246） 11.3 束缚电荷辐射的散射（247） 11.4 电偶极子天线的辐射（248） 11.5 天线的辐射电阻（250） 11.6 天线的增益（251） 11.7 磁偶极子天线的辐射（251） 本章小结（256） 习题11（256） 附录A 一些有用的数学结论（257） 附录B 计算雅可比行列式（261） 附录C 矢量D、H、E、B、P、M之间的关系（262） 附录D 相关的国际单位（263） 附录E 相关的物理常数（264） 附录F 中英文术语对照表（266） 习题参考答案（272） 参考文献（280）

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