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第1章 场论基础1

1.1 场的概念和表示2

1.1.1 场的分类2

1.1.2 矢量场的基本运算2

1.1.3 常用正交坐标系3

1.2 场的性质和描述6

1.2.1 场域性质6

1.2.2 场点性质10

1.3 梯度、散度和旋度的比较16

1.4 常用恒等式和公式18

1.5 亥姆霍兹定理18

思考题19

习题20

第2章 电磁实验定律和场量基本方程21

2.1 源量的定义和定律22

2.1.1 电荷和电荷分布22

2.1.2 电流和电流密度23

2.1.3 电荷守恒定律与电流连续性方程24

2.2 静止电荷的实验定律25

2.2.1 库仑和库仑定律的建立25

2.2.2 库仑定律和电场强度26

2.2.3 静电场基本方程27

2.3 稳恒电流的实验定律30

2.3.1 安培和安培定律的建立30

2.3.2 安培定律和磁感应强度31

2.3.3 静磁场基本方程33

2.4 时变电流的实验定律35

2.4.1 法拉第和法拉第电磁感应定律的建立35

2.4.2 法拉第电磁感应定律36

思考题37

习题38

第3章 静态场40

3.1 辅助位和辅助位方程41

3.1.1 静电场的标量电位和标量电位方程41

3.1.2 静磁场的矢量磁位和矢量磁位方程44

3.2 介质中的静态场——静电场和静磁场辅助场量方程46

3.2.1 电介质中的静电场46

3.2.2 磁介质中的静磁场50

3.3 导体中的静态场——稳恒电流场和稳恒电场方程55

3.3.1 导体的传导性和欧姆定律55

3.3.2 导体的能量损耗和焦耳定律56

3.3.3 含源电流回路的电源电动势57

3.3.4 稳恒电流场和稳恒电场方程58

3.4 静态场中的导体59

3.4.1 电容和电容器59

3.4.2 电感和电感器61

3.4.3 电阻和电阻器64

3.5 静态场的边界条件65

3.5.1 静电场的边界条件65

3.5.2 静磁场的边界条件67

3.5.3 稳恒电流场和稳恒电场的边界条件68

3.6 静态场的能量69

3.6.1 静电场的能量69

3.6.2 静磁场的能量72

3.7 静态场的计算方法74

3.7.1 静态场的分布型问题75

3.7.2 静态场的边值型问题80

3.7.3 直接积分法82

3.7.4 分离变量法83

3.7.5 镜像法87

3.7.6 无源区问题的类比解法88

3.8 静态场的应用91

3.8.1 静电比拟在电解槽中的应用91

3.8.2 带电粒子流的电、磁偏转在喷墨打印机和回旋加速器中的应用92

3.8.3 霍尔效应在磁流体发电机中的应用93

3.8.4 超导现象在磁悬浮技术中的应用94

思考题95

习题96

第4章 动态场100

4.1 静态场方程在时变条件下的推广101

4.1.1 法拉第电磁感应定律的启示——涡旋电场101

4.1.2 问题的提出——位移电流102

4.1.3 动态场方程——麦克斯韦方程103

4.2 辅助动态位104

4.2.1 时变电磁场的标量电位和矢量磁位104

4.2.2 时变电磁场动态位的波动方程105

4.3 时变电磁场的边界条件105

4.3.1 边界条件的一般形式105

4.3.2 边界条件的特殊形式106

4.4 时变电磁场的能量、能流和能量守恒定律106

4.4.1 时变电磁场的能量106

4.4.2 时变电磁场的能流——坡印亭矢量107

4.4.3 时变电磁场的能量守恒定律——坡印亭定理107

4.5 时谐电磁场109

4.5.1 时谐电磁场的复数表示法109

4.5.2 时谐电磁场的麦克斯韦方程和本构方程111

4.5.3 时谐电磁场的辅助动态位112

4.5.4 时谐电磁场的复坡印亭定理113

4.6 动态场的应用115

4.6.1 电磁感应在电子感应加速器中的应用116

4.6.2 电磁屏蔽在电磁兼容技术中的应用116

4.6.3 瞬变电磁场在雷达中的应用——冲激脉冲雷达118

4.7 麦克斯韦和麦克斯韦理论建立的意义119

4.7.1 麦克斯韦生平简介119

4.7.2 麦克斯韦理论的建立过程119

4.7.3 麦克斯韦理论的意义121

思考题121

习题122

第5章 电磁波的传播124

5.1 一般波动方程125

5.2 无界均匀媒质中平面电磁波的传播126

5.2.1 理想介质中的平面电磁波126

5.2.2 导电媒质中的平面电磁波131

5.2.3 任意方向传播的均匀平面电磁波136

5.2.4 平面电磁波的极化137

5.3 有界均匀媒质中平面电磁波的传播141

5.3.1 不同理想介质平面边界上入射的均匀平面电磁波141

5.3.2 理想介质和理想导体平面边界上入射的均匀平面电磁波149

5.4 无线电波的传播153

5.4.1 无线电波传播概论153

5.4.2 地波传播155

5.4.3 天波传播156

5.4.4 空间波传播158

5.5 电磁波传播的应用160

5.5.1 极化技术在目标识别中的应用160

5.5.2 反射特性在对流层散射通信中的应用162

思考题163

习题164

第6章 电磁波的传输166

6.1 传输线概述167

6.2 导行电磁波的一般传输特性分析169

6.2.1 纵向场量法169

6.2.2 各类导波模式的一般传输特性172

6.3 矩形波导中导行电磁波的传输特性175

6.3.1 导波模式的横场分布特性175

6.3.2 导波模式的纵场传输特性178

6.3.3 导波主模式的传输特性179

6.4 其他导波系统简介183

6.4.1 圆形波导183

6.4.2 同轴波导185

6.4.3 微带线和类微带线186

6.4.4 介质波导和光波导190

6.5 微波传输线194

6.5.1 一般传输线方程195

6.5.2 传输波的传输特性199

6.5.3 传输线的工作状态199

6.5.4 传输线的阻抗匹配205

6.6 电磁波传输的应用208

6.6.1 数字微波通信在军事上的应用208

6.6.2 卫星通信在全球卫星定位系统中的应用209

6.6.3 光纤通信传输系统在全光网络通信技术中的应用211

6.6.4 宽带传输技术在多媒体通信中的应用212

思考题214

习题215

第7章 电磁波的辐射217

7.1 赫兹和赫兹实验218

7.2 振荡偶极子的辐射219

7.2.1 滞后位219

7.2.2 振荡电偶极子（赫兹偶极子）的辐射220

7.2.3 振荡磁偶极子的辐射222

7.3 天线的电参量224

7.3.1 方向性图、主瓣宽度和副瓣电平224

7.3.2 方向性系数、效率和增益系数225

7.3.3 输入阻抗和辐射电阻226

7.4 线形天线228

7.4.1 对称振子天线228

7.4.2 引向天线230

7.4.3 宽频带天线231

7.4.4 螺旋天线232

7.4.5 旋转场天线233

7.4.6 槽隙天线235

7.4.7 微带天线236

7.5 面形天线238

7.5.1 面形天线辐射场的分析方法238

7.5.2 惠更斯面元的辐射238

7.5.3 喇叭天线241

7.5.4 抛物面天线242

7.5.5 双反射面天线243

7.6 天线阵244

7.6.1 方向性相乘原理245

7.6.2 常见二元阵天线246

7.6.3 直线阵天线247

7.7 电磁波辐射的应用249

7.7.1 方向性相乘原理在相控阵天线中的应用250

7.7.2 智能天线在移动通信系统中的应用251

7.7.3 电磁辐射在电子战中的应用253

7.7.4 电磁辐射在生物电磁学中的应用253

思考题254

习题256

第8章 综论257

8.1 电磁理论的进展与科技发展的关系258

8.2 对场本质的探索与认识进程258

8.3 场源、场量和媒质的相互作用规律和转化关系260

8.4 电磁定律、定理和方程的推演关系262

8.5 理解、分析和计算场问题的重要方法264

附录A 重要矢量公式266

附录B 常用坐标系的变换关系266

附录C 梯度、散度、旋度和拉普拉斯的常用坐标表示式268

附录D 重要定理的推证269

附录E 部分习题参考答案272

参考文献277