電磁場與電磁波基礎教程

第1章 場論基礎
1.1 場的概念及其表示法
1.1.1 場的分類
1.1.2 矢量場的基本運算
1.1.3 常用正交坐標系
1.2 場的性質和描述
1.2.1 場域性質
1.2.2 場點性質
1.3 梯度、散度和旋度的比較
1.4 常用恒等式和公式
1.5 亥姆霍茲定理
思考題
習題
第2章 電磁實驗定律和場量基本方程
2.1 源量的定義和定律
2.1.1 電荷和電荷分布
2.1.2 電流和電流密度
2.1.3 電荷守恒定律與電流連續(xù)性方程
2.2 靜止電荷的實驗定律
2.2.1 庫侖和庫侖定律的建立
2.2.2 庫侖定律和電場強度
2.2.3 靜電場基本方程
2.3 穩(wěn)恒電流的實驗定律
2.3.1 安培和安培定律的建立
2.3.2 安培定律和磁感應強度
2.3.3 靜磁場基本方程
2.4 時變電流的實驗定律
2.4.1 法拉第和法拉第電磁感應定律的建立
2.4.2 法拉第電磁感應定律
思考題
習題
第3章 靜態(tài)場
3.1 輔助位和輔助位方程
3.1.1 靜電場的標量電位和標量電位方程
3.1.2 靜磁場的矢量磁位和矢量磁位方程
3.2 介質中的靜態(tài)場——輔助場量方程
3.2.1 電介質中的靜電場
3.2.2 磁介質中的靜磁場
3.3 導體中的靜態(tài)場——穩(wěn)恒電流場和穩(wěn)恒電場方程
3.3.1 導體的傳導性和歐姆定律
3.3.2 導體的能量損耗和焦耳定律
3.3.3 含源電流回路的電源電動勢
3.3.4 穩(wěn)恒電流場和穩(wěn)恒電場方程
3.4 靜態(tài)場中的導體
3.4.1 電容和電容器
3.4.2 電感和電感器
3.4.3 電阻和電阻器
3.5 靜態(tài)場的邊界條件
3.5.1 靜電場的邊界條件
3.5.2 靜磁場的邊界條件
3.5.3 穩(wěn)恒電流場和穩(wěn)恒電場的邊界條件
*3.6 靜態(tài)場的能量
3.6.1 靜電場的能量
3.6.2 靜磁場的能量
3.7 靜態(tài)場的計算方法
3.7.1 靜態(tài)場的分布型問題
3.7.2 靜態(tài)場的邊值型問題
3.7.3 直接積分法
*3.7.4 分離變量法
3.7.5 鏡像法
3.7.6 無源區(qū)問題的類比解法
3.8 靜態(tài)場的應用
3.8.1 靜電比擬在電解槽中的應用
3.8.2 帶電粒子流的電、磁偏轉在噴墨打印機和回旋加速器中的應用
3.8.3 霍爾效應在磁流體發(fā)電機中的應用
3.8.4 超導現(xiàn)象在磁懸浮技術中的應用
思考題
習題
第4章 動態(tài)場
4.1 靜態(tài)場方程在時變條件下的推廣
4.1.1 法拉第電磁感應定律的啟示——渦旋電場
4.1.2 問題的提出——位移電流
4.1.3 動態(tài)場基本方程——麥克斯韋方程
4.2 輔助動態(tài)位
4.2.1 時變電磁場的標量電位和矢量磁位
4.2.2 時變電磁場動態(tài)位的波動方程
4.3 時變電磁場的邊界條件
4.3.1　邊界條件的一般形式
4.3.2　邊界條件的特殊形式
4.4　時變電磁場的能量、能流和能量守恒定律
4.4.1　時變電磁場的能量
4.4.2　時變電磁場的能流——坡印廷矢量
4.4.3　時變電磁場的能量守恒定律——坡印廷定理
4.5　時諧電磁場
4.5.1　時諧電磁場的復數(shù)表示法
4.5.2　時諧電磁場的麥克斯韋方程和本構方程
4.5.3　時諧電磁場的輔助動態(tài)位
4.5.4　時諧電磁場的復坡印廷定理
4.6　動態(tài)場的應用
4.6.1 電磁感應在電子感應加速器中的應用
4.6.2 電磁屏蔽在電磁兼容技術中的應用
4.6.3 瞬變電磁場在雷達中的應用——沖激脈沖雷達
4.7　麥克斯韋和麥克斯韋理論建立的意義
4.7.1　麥克斯韋生平簡介
4.7.2　麥克斯韋理論的建立過程
4.7.3　麥克斯韋理論的意義
思考題
習題
第5章　電磁波的傳播
5.1　一般波動方程
5.2　無界均勻媒質中平面電磁波的傳播
5.2.1　理想介質中的平面電磁波
5.2.2　導電媒質中的平面電磁波
5.2.3　任意方向傳播的均勻平面電磁波
5.2.4　平面電磁波的極化
5.3　有界均勻媒質中平面電磁波的傳播
5.3.1 不同理想介質平面邊界上入射的均勻平面電磁波
5.3.2 理想介質和理想導體平面邊界上入射的均勻平面電磁波
5.4　無線電波的傳播
5.4.1　無線電波傳播概論
5.4.2　地波傳播
5.4.3　天波傳播
5.4.4　空間波傳播
5.5　電磁波傳播的應用
5.5.1　極化技術在目標識別中的應用
5.5.2　反射特性在對流層散射通信中的應用
第6章　電磁波的傳輸
6.1　傳輸線概述
6.2　導行電磁波的一般傳輸特性分析
6.2.1　縱向場量法
6.2.2　各類導波模式的一般傳輸特性
6.3　矩形波導中導行電磁波的傳輸特性
6.3.1　導波模式的橫場分布特性
6.3.2　導波模式的縱場傳輸特性
6.3.3　導波主模式的傳輸特性
6.4　其他導波系統(tǒng)簡介
6.4.1 圓形波導
6.4.2 同軸波導
6.4.3　微帶線和類微帶線
6.4.4　介質波導和光波導
6.5　微波傳輸線
6.5.1　一般傳輸線方程
6.5.2　傳輸波的傳輸特性
6.5.3　傳輸線的工作狀態(tài)
6.5.4　傳輸線的阻抗匹配
6.6　電磁波傳輸?shù)膽?br /> 6.6.1　數(shù)字微波通信在軍事上的應用
6.6.2　衛(wèi)星通信在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的應用
6.6.3　光纖通信傳輸系統(tǒng)在全光網(wǎng)絡通信技術中的應用
6.6.4　寬帶傳輸技術在多媒體通信中的應用
思考題
習題
第7章 電磁波的輻射
7.1 赫茲和赫茲實驗
7.2 振蕩偶極子的輻射
7.2.1　滯后位
7.2.2　振蕩電偶極子（赫茲偶極子）的輻射
7.2.3　振蕩磁偶極子的輻射
7.3　天線的電參量
7.3.1　方向性圖、主瓣寬度和副瓣電平
7.3.2　方向性系數(shù)、效率和增益系數(shù)
7.3.3　輸入阻抗和輻射阻抗
7.4　線形天線
7.4.1　對稱振子天線
7.4.2　引向天線
7.4.3　寬頻帶天線
7.4.4　螺旋天線
7.4.5　旋轉場天線
7.4.6　槽隙天線
7.4.7　微帶天線
7.5　面形天線
7.5.1　面形天線輻射場的分析方法
*7.5.2　惠更斯面元的輻射
7.5.3　喇叭天線
7.5.4　拋物面天線
7.5.5　雙反射面天線
7.6　天線陣
7.6.1　方向性相乘原理
7.6.2　常見二元陣天線
7.6.3　直線陣天線
7.7　電磁波輻射的應用
7.7.1　方向性相乘原理在相控陣天線中的應用
7.7.2　智能天線在移動通信系統(tǒng)中的應用
7.7.3　電磁輻射在電子戰(zhàn)中的應用
7.7.4 電磁輻射在生物電磁學中的應用
思考題
習題
第8章　綜論
8.1 電磁理論的進展與科技發(fā)展的關系
8.2　對場本質的探索與認識進程
8.3 場源、場量和媒質的相互作用規(guī)律和轉化關系
8.4　電磁定律、定理和方程的推演關系
8.5　理解、分析和計算場問題的重要方法
附錄A 重要矢量公式
附錄B 常用坐標系的變換關系
附錄C 梯度、散度、旋度和拉普拉斯的常用坐標表示式
部分習題參考答案
參考文獻