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| 內容簡介： |
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本书主要讲述电磁场与电磁波的基本理论和分析方法。具体内容包括：电磁场的数学基础知识，静电场、恒定电场、恒定磁场、时变电磁场、正弦平面电磁波的传播，准静态电磁场、导行电磁波及电磁辐射。静态场部分主要突出了边值问题的分析，包括方程的建立及其求解，其中对边值问题的解析求解、间接求解（镜像法）、数值求解等方法进行了较为全面的介绍。时变场部分主要对时变场的特性、均匀平面电磁波的传播规律、平面电磁波的极化特性、电磁能量的传播、反射与折射规律等进行了详细讨论。本书在叙述上由浅入深、循序渐进，强调理论与工程实际相结合，培养学生建立场的思维方式，学会应用场的方法分析工程电磁问题。本书可作为高等院校电气、生物医学工程、电子信息、通信、微波工程等电类工程专业的本科教材，也可供有关工程技术人员参考。
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前言课程导学第1章电磁场的数学基础1本章导学11.1场的概念及其分类21.2正交曲面坐标系21.3矢量代数51.3.1矢量的加法运算51.3.2矢量的乘积运算61.4场的可视化描述71.4.1标量场的等值线(面)71.4.2矢量场的矢量线81.5场的梯度、散度、旋度91.5.1标量场的方向导数与梯度91.5.2矢量场的通量与散度111.5.3矢量场的环量与旋度131.6场论分析常用定理151.6.1矢量场的分类151.6.2矢量场常用梯度、散度、旋度的关系定理151.6.3矢量场高斯散度定理161.6.4矢量场斯托克斯定理161.6.5矢量场亥姆霍兹定理171.6.6矢量场性定理181.7电磁场麦克斯韦方程组与场论18本章小结19习题120第2章静电场22本章导学222.1静电场的场源232.2电场强度及其环量特性252.2.1静电场的特征与电场强度252.2.2静电场的环量特性272.2.3静电场的位函数——标量电位272.3静电场通量特性——高斯定理342.3.1真空中的高斯定理342.3.2静电场中的导体及其特性362.3.3静电场中介质的极化及其特性372.3.4介质中的高斯定理402.4静电场基本方程与媒质分界面的衔接条件432.4.1单一媒质中静电场的基本方程442.4.2两种媒质分界面上场量的衔接条件452.5静电场边值问题512.5.1边值问题概述512.5.2直接积分法542.5.3分离变量法602.5.4镜像法672.5.5有限差分法792.6静电场理论分析工程应用812.6.1电容与部分电容812.6.2电场能量862.6.3电场力88本章小结91习题292第3章恒定电场96本章导学963.1导电媒质中的电流及其特性973.1.1电流与电流密度973.1.2电流与电场强度993.1.3导电媒质的功率损耗1003.1.4超导电性1013.2恒定电场的基本方程1013.2.1恒定电场的通量特性——电流连续性定理1013.2.2电源电动势和局外场强1023.2.3恒定电场的环量特性1033.2.4恒定电场的基本方程1033.3恒定电场边值问题1043.3.1两种导电媒质分界面的衔接条件1043.3.2两种特殊分界面衔接条件1053.3.3恒定电场边值问题1063.4静电比拟1063.5恒定电场工程问题分析1093.5.1导电体的电阻及其损耗1093.5.2接地安全问题113本章小结115习题3116第4章恒定磁场118本章导学1184.1磁感应强度及其通量特性1194.1.1安培力定律及磁感应强度1194.1.2磁场的通量特性——磁通连续性定理1214.2恒定磁场环量特性——安培环路定律1234.2.1真空中的安培环路定律1234.2.2媒质的磁化与任意介质中的安培环路定律1254.2.3磁材料及其特性1304.3恒定磁场基本方程与媒质分界面衔接条件1314.3.1恒定磁场的基本方程1314.3.2媒质分界面上的衔接条件1324.4恒定磁场的位函数及其边值问题1344.4.1标量磁位及其边值问题1344.4.2矢量磁位及其边值问题1364.4.3磁场中的镜像法1414.5恒定磁场工程问题分析1424.5.1电感1424.5.2磁场能量1484.5.3磁场力1514.6磁路及其计算1544.6.1铁磁材料中的磁场特点与磁路1544.6.2磁路定律与磁路分析1554.6.3磁屏蔽159本章小结159习题4160第5章时变电磁场163本章导学1635.1电磁感应定律1655.2位移电流与全电流定律1685.3时变电磁场基本方程——麦克斯韦方程1715.4时变电磁场的媒质分界面衔接条件1745.5时变电磁场的位函数及其边值问题1805.5.1时变场矢量位与标量位1805.5.2时变场位函数方程——达朗贝尔方程1815.5.3动态位的积分解与其滞后现象1835.6时变电磁场的能量守恒定理——坡印廷定理1855.7正弦电磁场及其复矢量方程（方程的复数表示）187本章小结195习题5196第6章正弦平面电磁波的传播199本章导学1996.1波动方程和正弦均匀平面电磁波2006.1.1波动方程的一般形式2006.1.2正弦均匀平面电磁波2016.2平面电磁波在无限大理想介质中的传播2026.2.1一维波动方程的解及其物理意义2026.2.2理想介质中的正弦均匀平面电磁波的传播特性2036.2.3平面电磁波的能量密度与能流密度2056.3平面电磁波在无限大导电媒质中的传播2076.3.1导电媒质中正弦均匀平面波的传播特性2086.3.2强导电媒质中的电磁波2106.3.3弱导电媒质中的电磁波2136.3.4导电媒质中正弦均匀平面波的能量2146.4平面电磁波的极化2146.4.1直线极化2156.4.2圆极化2156.4.3椭圆极化2166.4.4极化旋转方向的判断方法2166.5平面电磁波在有界媒质中的传播——垂直入射2186.5.1介质与理想导体表面的垂直入射2196.5.2两种导电媒质分界面的垂直入射2226.5.3多种媒质分界面的垂直入射2246.6平面电磁波在有界媒质中的传播——斜入射2276.6.1沿任意方向传播的平面波2276.6.2介质与理想导体表面的斜入射2296.6.3两种媒质分界面上的斜入射2316.6.4全反射与全折射233本章小结239习题6241第7章准静态电磁场244本章导学2447.1电准静态场2457.2磁准静态场2467.3电荷弛豫2477.3.1电荷在均匀导电媒质中的弛豫过程2477.3.2电荷在分块均匀导电媒质中的弛豫过程2487.4磁扩散2507.5涡流及其损耗2527.6邻近效应和电磁屏蔽2547.6.1邻近效应2547.6.2电磁屏蔽255本章小结255习题7257第8章导行电磁波258本章导学2588.1TEM波、TE波、TM波2598.2均匀传输线方程及其正弦稳态分析2628.2.1传输线方程2638.2.2正弦稳态下均匀传输线方程及其解2658.2.3无损耗均匀传输线及其阻抗匹配2678.3波导中的电磁波2708.3.1矩形波导中的电磁波2708.3.2圆柱形波导中的电磁波2778.4波导中的传输功率2818.5谐振腔283本章小结289习题8291第9章电磁辐射293本章导学2939.1电磁波的辐射2939.2电偶极子的辐射2949.3磁偶极子的辐射2979.4对偶原理299本章小结301习题9302附录常用公式303部分习题参考答案305参考文献314
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“电磁场理论”是高等学校电气工程、电子信息工程等相关学科的专业技术基础课，随着智能信息化时代的到来，计算机技术的快速发展，“场”的观念与方法在工程领域的应用愈发重要。本书是在2008年出版的《工程电磁场与电磁波基础》教材的基础上重新编写的，力图做到：1体系完整、内容充实、便于自学本书遵循从特殊到一般，再从一般到特殊的认知规律构建知识体系，先从静态场中的静电场、恒定电场、恒定磁场分别讲解，再讲述时变电磁场的一般规律，然后再对时变场特例中的平面电磁波、准静态场、导行电磁波分别讨论，后简要介绍了电磁辐射，便于理解与掌握。本书文字表述通俗易懂、公式推导步骤详尽，着重基本概念、基本内容和基本技能的处理，注重相关内容的对比分析，由浅入深、循序渐进。2强调对学生总结、归纳知识能力的培养随着高等教育的各项改革，网络化教学、混合式线上线下教学模式的不断深入，知识碎片化等给学生带来了知识体系的不完整问题。因此本书在每一章的开头加入了课程导学，在结尾增加了本章小结，以培养学生对不同场的特性进行对比分析，并提高对知识总结、概括、归纳的能力。3进一步加强对学生运用数学工具解决工程问题能力的培养亥姆霍兹定理给出了建立矢量场数学方程的原则，因此将亥姆霍兹定理作为本书分析的主线贯穿每一章，强调学生掌握建立电磁场边值问题数学模型的基础方法。因此，本书章介绍了电磁场的数学基础内容，并在后续章节中从工程应用的角度培养学生具备利用其作为数学工具将工程实际问题的物理模型转化为数学模型的能力。4强调对学生建立场的思维、运用场的手段解决工程电磁相关问题能力的培养场与路是研究工程电磁问题不同条件下的两种不同工具与手段，作为电类专业的学生而言缺一不可。相比于电路，场的方法更逼近工程实际，相应地，建立的数学模型更复杂，其方程的求解方法也需要更多的数学理论与方法。因此，指导学生建立场的思维、运用场的手段、借用数学工具解决工程问题的思维方法更为重要。30余年课程建设的教学实践，我们深深感到，电磁场课程的教学不仅仅是对知识本身的传授，更多的是对思维方法的传播，掌握电磁场理论并具备解决相关工程问题的能力，可以为每一个学习者终身学习与创新思维构筑更广阔的平台。然能力所限，恐难全部实现，错误和不足之处恳请读者批评指正，意见及建议请发邮件至zhanghuijuan@hebut.edu.cn。本书相关的精品资源共享课及开放课程分别在爱课程及学堂在线上线，欢迎访问。编著者2021年秋于天津
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