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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17

1.4 常用恒等式和公式18

1.5 亥姆霍兹定理19

思考题20

习题21

第2章 电磁实验定律和场量基本方程23

2.1 源量的定义和定律24

2.1.1 电荷和电荷分布24

2.1.2 电流和电流密度25

2.1.3 电荷守恒定律与电流连续性方程26

2.2 静止电荷的实验定律27

2.2.1 库仑和库仑定律的建立27

2.2.2 库仑定律和电场强度29

2.2.3 静电场基本方程30

2.3 稳恒电流的实验定律33

2.3.1 安培和安培定律的建立33

2.3.2 安培定律和磁感应强度34

2.3.3 静磁场基本方程36

2.4 时变电流的实验定律38

2.4.1 法拉第和法拉第电磁感应定律的建立38

2.4.2 法拉第电磁感应定律39

思考题41

习题41

第3章 静态场44

3.1 辅助位和辅助位方程45

3.1.1 静电场的标量电位和标量电位方程45

3.1.2 静磁场的矢量磁位和矢量磁位方程48

3.2 介质中的静态场——辅助场量方程51

3.2.1 电介质中的静电场51

3.2.2 磁介质中的静磁场55

3.3 导体中的静态场——稳恒电流场和稳恒电场方程60

3.3.1 导体的传导性和欧姆定律60

3.3.2 导体的能量损耗和焦耳定律61

3.3.3 含源电流回路的电源电动势62

3.3.4 稳恒电流场和稳恒电场方程63

3.4 静态场中的导体64

3.4.1 电容和电容器64

3.4.2 电感和电感器67

3.4.3 电阻和电阻器69

3.5 静态场的边界条件70

3.5.1 静电场的边界条件71

3.5.2 静磁场的边界条件72

3.5.3 稳恒电流场和稳恒电场的边界条件74

3.6 静态场的能量75

3.6.1 静电场的能量75

3.6.2 静磁场的能量78

3.7 静态场的计算方法81

3.7.1 静态场的分布型问题81

3.7.2 静态场的边值型问题87

3.7.3 直接积分法89

3.7.4 分离变量法90

3.7.5 镜像法95

3.7.6 无源区问题的类比解法96

3.8 静态场的应用99

3.8.1 静电比拟在电解槽中的应用99

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100

3.8.3 霍尔效应在磁流体发电机中的应用101

3.8.4 超导现象在磁悬浮技术中的应用102

思考题103

习题104

第4章 动态场108

4.1 静态场方程在时变条件下的推广109

4.1.1 法拉第电磁感应定律的启示——涡旋电场109

4.1.2 问题的提出——位移电流110

4.1.3 动态场基本方程——麦克斯韦方程111

4.2 辅助动态位112

4.2.1 时变电磁场的标量电位和矢量磁位112

4.2.2 时变电磁场动态位的波动方程113

4.3 时变电磁场的边界条件114

4.3.1 边界条件的一般形式114

4.3.2 边界条件的特殊形式114

4.4 时变电磁场的能量、能流和能量守恒定律115

4.4.1 时变电磁场的能量115

4.4.2 时变电磁场的能流——坡印廷矢量115

4.4.3 时变电磁场的能量守恒定律——坡印廷定理116

4.5 时谐电磁场118

4.5.1 时谐电磁场的复数表示法118

4.5.2 时谐电磁场的麦克斯韦方程和本构方程120

4.5.3 时谐电磁场的辅助动态位120

4.5.4 时谐电磁场的复坡印廷定理122

4.6 动态场的应用124

4.6.1 电磁感应在电子感应加速器中的应用125

4.6.2 电磁屏蔽在电磁兼容技术中的应用125

4.6.3 瞬变电磁场在雷达中的应用冲激脉冲雷达127

4.7 麦克斯韦和麦克斯韦理论建立的意义128

4.7.1 麦克斯韦生平简介128

4.7.2 麦克斯韦理论的建立过程128

4.7.3 麦克斯韦理论的意义130

思考题131

习题131

第5章 电磁波的传播133

5.1 一般波动方程134

5.2 无界均匀媒质中平面电磁波的传播135

5.2.1 理想介质中的平面电磁波135

5.2.2 导电媒质中的平面电磁波140

5.2.3 任意方向传播的均匀平面电磁波146

5.2.4 平面电磁波的极化147

5.3 有界均匀媒质中平面电磁波的传播151

5.3.1 不同理想介质平面边界上入射的均匀平面电磁波151

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159

5.4 无线电波的传播164

5.4.1 无线电波传播概论164

5.4.2 地波传播167

5.4.3 天波传播168

5.4.4 空间波传播170

5.5 电磁波传播的应用172

5.5.1 极化技术在目标识别中的应用172

5.5.2 反射特性在对流层散射通信中的应用174

思考题175

习题176

第6章 电磁波的传输178

6.1 传输线概述179

6.2 导行电磁波的一般传输特性分析181

6.2.1 纵向场量法182

6.2.2 各类导波模式的一般传输特性184

6.3 矩形波导中导行电磁波的传输特性187

6.3.1 导波模式的横场分布特性187

6.3.2 导波模式的纵场传输特性191

6.3.3 导波主模式的传输特性192

6.4 其他导波系统简介196

6.4.1 圆形波导196

6.4.2 同轴波导197

6.4.3 微带线和类微带线199

6.4.4 介质波导和光波导203

6.5 微波传输线207

6.5.1 一般传输线方程208

6.5.2 传输波的传输特性212

6.5.3 传输线的工作状态213

6.5.4 传输线的阻抗匹配218

6.6 电磁波传输的应用221

6.6.1 数字微波通信在军事上的应用222

6.6.2 卫星通信在全球卫星定位系统中的应用223

6.6.3 光纤通信传输系统在全光网络通信技术中的应用224

6.6.4 宽带传输技术在多媒体通信中的应用226

思考题227

习题229

第7章 电磁波的辐射231

7.1 赫兹和赫兹实验232

7.2 振荡偶极子的辐射233

7.2.1 滞后位233

7.2.2 振荡电偶极子（赫兹偶极子）的辐射234

7.2.3 振荡磁偶极子的辐射237

7.3 天线的电参量239

7.3.1 方向性图、主瓣宽度和副瓣电平239

7.3.2 方向性系数、效率和增益系数240

7.3.3 输入阻抗和辐射电阻241

7.4 线形天线242

7.4.1 对称振子天线242

7.4.2 引向天线245

7.4.3 宽频带天线246

7.4.4 螺旋天线247

7.4.5 旋转场天线248

7.4.6 槽隙天线250

7.4.7 微带天线251

7.5 面形天线253

7.5.1 面形天线辐射场的分析方法253

7.5.2 惠更斯面元的辐射253

7.5.3 喇叭天线256

7.5.4 抛物面天线257

7.5.5 双反射面天线258

7.6 天线阵259

7.6.1 方向性相乘原理260

7.6.2 常见二元阵天线261

7.6.3 直线阵天线262

7.7 电磁波辐射的应用265

7.7.1 方向性相乘原理在相控阵天线中的应用265

7.7.2 智能天线在移动通信系统中的应用266

7.7.3 电磁辐射在电子战中的应用268

7.7.4 电磁辐射在生物电磁学中的应用269

思考题270

习题271

第8章 综论273

8.1 电磁理论的进展与科技发展的关系274

8.2 对场本质的探索与认识进程275

8.3 场源、场量和媒质的相互作用规律和转化关系276

8.4 电磁定律、定理和方程的推演关系279

8.5 理解、分析和计算场问题的重要方法280

附录A 重要矢量公式282

附录B 常用坐标系的变换关系282

附录C 梯度、散度、旋度和拉普拉斯的常用坐标表示式284

附录D 部分习题参考答案285

参考文献290