工程電磁場基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載2025

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內容提要

本書係統講述瞭電磁場基本定律、靜態場、電磁能、低頻電磁場、平麵波、電磁波的反射和摺射、電磁輻

射等電磁場工程的基礎理論問題。書中側重介紹工程中常用的基本概念，具有較強的實用性。

本書是電子工程類專業本科大學生的教科書，也可供有關專業的研究生、教師和工程技術人員參考。

目錄
引 言
一、電磁學發展簡史
二、電磁場理論課程的特點
第一章 自由空間中的電磁場定律
1.1基本定義
1.1.1電荷密度
一、體電荷密度ρ
二、麵電荷密度η
三、綫電荷密度λ
四、點電荷q
1.1.2電流密度
一、體電流密度J
二、麵電流密度K
三、綫電流I
1.1.3基本場量
一、洛侖茲力公式
二、電場強度E
三、磁場強度H
1.2自由空間中的電磁場定律
1.2.1場定律中符號的意義
1.2.2各電磁場定律的數學物理意義
一、法拉第電磁感應定律的意義
二、修正的安培環路定律的意義
三、電場高斯定律的意義
四、磁場高斯定律的意義
五、電荷守恒定律的意義
1.2.3電磁場定律整體的物理意義
1.3積分形式場定律的應用
習 題
第二章 矢量分析
2.1標量場的梯度
2.1.1標量場的等值麵
2.1.2標量場的梯度
一、位移的方嚮餘弦和單位矢量
二、方嚮導數
三、標量場的梯度
2.1.3梯度的性質
2.1.4標量場梯度的物理意義
2.1.5例題
2.2矢量場的散度和高斯定理
2.2.1矢量場的場流圖
2.2.2矢量場的散度
一、散度的定義
二、散度的數學計算式
2.2.3矢量場散度的性質
2.2.4矢量場散度的物理意義
2.2.5高斯定理
一、高斯定理
二、高斯定理的證明
2.2.6自由空間中微分形式場定律的散度關係式
2.2.7拉普拉斯運算符
2.2.8例題
2.3矢量場的鏇度和斯托剋斯定理
2.3.1保守場和非保守場
2.3.2矢量場的鏇度
一、鏇度的定義
二、鏇度的數學計算式
2.3.3矢量場的鏇度的性質
2.3.4矢量場鏇度的物理意義
2.3.5斯托剋斯定理
一、斯托剋斯定理
二、定理證明
三、保守場的判據
2.3.6自由空間微分場定律中的鏇度關係式
2.3.7例題
習 題
第三章 自由空間的微分場定律
3.1微分場定律
3.1.1微分場定律的數學物理意義
一、法拉第電磁感應定律的意義
二、修正的安培定律的意義
三、電場高斯定律的意義
四、磁場高斯定律的意義
五、電荷守恒定律的意義
3.1.2微分場定律整體的意義
3.1.3例題
3.2邊界條件
3.2.1電磁場中的不連續界麵
3.2.2邊界條件
一、邊界法綫方嚮上的關係式（法嚮邊界條件）
二、邊界切綫方嚮上的關係式（切嚮邊界條件）
3.2.3邊界條件的物理意義
一、電場強度切嚮邊界條件的意義
二、磁場強度切嚮邊界條件的意義
三、電場法嚮邊界條件的意義
四、磁場法嚮邊界條件的意義
五、電場和磁場邊界條件的物理解釋
六、電流邊界條件的意義
七、邊界條件所含的方嚮關係
3.2.4微分場定律與邊界條件的形式對應關係
3.3微分場定律（含邊界條件）的應用
3.3.1已知場分布求源分布
3.3.2已知源分布求場分布
習 題
第四章 靜電場的標量位
4.1靜電場的標量位
4.1.1靜電場標量位的引入
一、在原點的點電荷電場的標量位
二、在空間某點的點電荷電場的標量位
三、點電荷係電場的標量位
四、分布在有限區域的帶電係統的標量位
4.1.2標量位（電位）的物理意義
4.1.3電偶極子的電場和電位
一、直接計算電場
二、使用標量位計算電場
4.1.4標量位的微分方程和邊界條件
一、微分方程
二、一般邊界條件
三、邊界為偶極層時的條件
四、導體錶麵的邊界條件
4.1.5泊鬆方程的解
4.2標量位的性質
4.2.1極值定理
4.2.2平均值定理
一、格林定理
二、平均值定理的證明
三、平均值定理的應用
4.2.3唯一性定理
一、定理內容
二、唯一性定理的證明
4.3唯一性定理的應用
4.3.1靜電鏡象法
一、在無限大接地導體平闆上方放置一個點電荷的係統
二、接地導體角域內放置點電荷的係統
三、接地導體球外放置一個點電荷的係統
四、不接地不帶電的導體球外放置一個點電荷的係統
五、不接地、帶電量為Q的導體球外放置一個點電荷的係統
六、在一個接地的無限大導電平麵上方放置一個偶極子的係統
4.3.2電軸法
一、兩根相互平行且帶等量異號電荷的無限長直導綫的場
二、兩個等截麵導體圓柱係統
三、兩個截麵不相等的導體圓柱係統
4.4復變函數在靜電場問題中的應用
4.4.1復電位（復位函數）
4.4.2保角變換（保角映射）
4.4.3許瓦茲－剋瑞斯托弗爾變換
4.5靜電場示意場圖的畫法
4.5.1靜電場示意場圖的作用
4.5.2繪製靜電場示意場圖的基本法則
4.5.3靜電場示意場圖實例
一、在球形接地導體空腔內有一個點電荷
二、兩個不等量的異號電荷
三、接地導體上的矩形空氣槽
四、矩形空氣域
五、兩個同軸圓柱麵間的空氣域
習 題
第五章 靜電場的分離變量法求解
5.1拉普拉斯方程的變量可分離解
5.1.1在直角坐標係中
一、平凡解（明顯解）
二、一般解
5.1.2在柱坐標係中
一、平凡解
二、與z變量無關的二維一般解
三、柱坐標中拉普拉斯方程解的物理意義
5.1.3在球坐標係中
一、平凡解
二、一般解
三、球坐標中拉普拉斯方程解的物理意義
5.2靜電場問題求解實例
5.2.1邊界電位值已知的靜電係統
例1（上下為導體闆，左右為源的矩形二維空氣域）
例2（扇形域）
例3（錐麵間域）
例4（導體塊上的空氣槽）
例5（有導體角的矩形域，迭加原理）
例6（立方域）
5.2.2帶有自然邊界條件的靜電係統
例1（導體上的半無界縫）
例2（已知電位分布的圓柱麵）
例3（已知電位分布的球麵）
5.2.3帶有電位導數邊界條件的靜電係統
例1（平闆電容器）
例2（長方體形電阻器）
例3（矩形導體片）
例4（內有麵電荷的二維矩形空腔）
例5（帶麵電荷的圓柱麵）
例6（帶麵電荷的球麵）
例7（兩種導體構成的半圓形電阻）
5.2.4帶有趨勢性邊界條件的靜電係統
例1（中心放置電偶極子的導體球殼）
例2（中心放置點電荷的導體球殼）
例3（上下異號的綫電荷）
例4（均勻電流場中的導體球）
例5（均勻電場中的導體圓柱）
5.3柱坐標係中三維拉普拉斯方程的分離變量解
習 題
第六章 靜磁場與位函數的遠區多極子展開式
6.1靜磁場的矢量位
6.1.1畢奧－沙瓦定律
一、電流元産生的磁場
二、閉閤電流綫産生的磁場
三、分布電流産生的磁場
6.1.2磁場的矢量位
一、靜磁場方程
二、磁場的矢量位
三、磁矢位的方程
四、磁矢位方程的解
五、磁矢位的物理意義
六、邊界條件
6.1.3例題
6.2靜磁場的標量位
6.2.1磁標位
一、磁標位的定義
二、一個電流環的磁標位
三、磁標位的方程和方程解族
四、邊界條件
6.2.2例題
6.3位函數在遠區的多極子展開式
6.3.1靜電標量位Φ（r）的多極子展開式
一、1/RQP的級數展開式
二、Φ（r）的展開式
三、電位Φ（r）多極子展開式的物理意義
四、多極子展開式的應用
6.3.2磁矢位A（r）的遠區多極子展開式
習 題
第七章 有物質存在時的宏觀場定律
7.1物質極化的宏觀模型
7.1.1極化的概念
7.1.2極化強度P
7.1.3極化電荷與電場高斯定律
一、極化電荷
二、宏觀極化模型下的電場高斯定律
7.1.4極化電流與修正的安培定律
一、極化電流
二、宏觀極化模型下的修正安培定律
7.2極化問題舉例
7.2.1永久極化物體
一、永久極化闆
二、永久極化球
7.2.2非永久極化物體
一、均勻電場中的電介質球
二、填充均勻∈材料的平行闆電容器
三、填充非均勻∈材料的電容器
四、空心介質球心放置一個電偶極子
7.3物質磁化的安培電流模型
7.3.1物質磁化的機理
7.3.2磁化強度M
7.3.3磁化電流密度
7.3.4安培電流模型下的場定律
7.3.5永久磁化圓柱的磁場
7.4物質磁化的磁荷模型
7.4.1物質磁化的機理
7.4.2磁荷模型下的磁化強度
7.4.3物質中的磁場高斯定律
7.4.4物質中的法拉第電磁感應定律
7.4.5永久磁化圓柱的磁場
7.4.6有均勻磁介質的磁場係統
一、均勻磁場中的磁介質球
二、空心磁介質球心放置一個磁偶極子
7.5物質中的場量組成關係和場定律
7.5.1物質中的場量組成關係
一、單值關係
二、多值關係
三、各嚮同性和各嚮異性
7.5.2物質中的電磁場定律
一、B－D形式的場定律
二、E－H形式的場定律
三、對稱形式的場定律
習 題
第八章 電磁場的能量和功率
8.1靜電場和靜磁場的能量
8.1.1靜電場的能量
8.1.2靜電場能計算舉例
8.1.3靜磁場能量
8.1.4靜磁場能計算舉例
8.2坡印廷定理
8.2.1電磁場供給運動電磁荷的功率
一、電磁場對運動電磁荷的電磁力
二、電磁場供給運動電磁荷的功率
8.2.2坡印廷定理
一、微分形式的坡印廷定理
二、積分形式的坡印廷定理
8.2.3坡印廷定理的量綱單位分析
8.2.4坡印廷定理的物理解釋
一、對微分形式坡印廷定理的物理解釋
二、對積分形式坡印廷定理的物理解釋
三、在解釋坡印廷定理上的假說性
8.2.5對S和w的補充規定
8.2.6坡印廷定理在物質中的應用
8.3靜態功率流與損耗
8.4物質中的極化能和磁化能
8.4.1極化能和電能
8.4.2磁化能和磁能
8.4.3磁能計算舉例
8.4.4物質宏觀模型與坡印廷定理的關係
8.5小結
習 題
第九章 時變場的低頻特性
9.1平行闆係統中的交變電磁場
9.1.1交變電磁場的嚴格解
9.1.2平行闆係統的低頻響應
9.2時變場的冪級數解法
9.3低頻係統中的場
9.3.1平行闆係統
一、參考點的選取
二、零階場
三、一階場
四、高階場
五、場分布和等效電路
9.3.2單匝電感器
一、係統的參考點
二、零級近似場
三、一級近似場
四、二級近似場
五、高階場
9.3.3多匝綫圈
一、不考慮綫圈存在時的一階電場
二、放入綫圈後的一階電場
三、計算a、b兩點間的端電壓
9.4電路理論與電磁場理論的關係
習 題
第十章 平麵電磁波
10.1自由空間中均勻平麵波的時域解
10.1.1均勻平麵波的電場和磁場時域解
10.1.2均勻平麵波的傳播特性
10.2正弦律時變場
10.2.1復矢量
10.2.2復數形式的場定律
10.2.3復矢量乘積的物理意義
10.3正弦律均勻平麵波
10.3.1均勻平麵波的頻域解
10.3.2復數形式的坡印廷定理
10.3.3復數坡印廷定理與微波網絡的關係
10.4平麵波在有耗媒質中的傳播
10.4.1有耗媒質中的均勻平麵波解
10.4.2半導電媒質中均勻平麵波的傳播
10.4.3良導體的趨膚效應
10.4.4相速、群速和色散
10.5電磁波的極化狀態
10.5.1電場極化狀態的概念
10.5.2極化方嚮的工程判斷法
一、瞬時場極化方嚮的判斷
二、復數場極化方嚮的判斷
10.5.3波的分解與閤成
一、綫極化波的分解
二、橢圓極化波的分解
三、圓極化波的分解
10.6沿任意方嚮傳播的均勻平麵波
10.6.1波的數學錶達式
一、一般形式
二、在直角坐標係中的錶達式
三、在柱坐標係和球坐標係中的錶達式
10.6.2波的特性
10.7無耗媒質中的非均勻平麵波
10.8頻率極高時媒質中的波
10.8.1電介質中的波
10.8.2金屬中的波
10.8.3電離層和等離子體中的波
習 題
第十一章 平麵波的反射與摺射
11.1在自由空間與理想導體分界麵處的反射現象
11.1.1正入射
11.1.2斜入射
一、垂直極化
二、平行極化
11.2在兩種介質分界麵處的反射和摺射現象
11.2.1垂直極化
一、入射角θi＝0
二、入射角θi＞0
11.2.2平行極化
11.3導電媒質錶麵的反射和摺射
11.3.1導電媒質中的實數摺射角
一、媒質Ⅱ是良導體
二、媒質Ⅱ是不良導體
11.3.2良導體中的透射功率
11.3.3導電錶麵的反射
一、媒質Ⅱ是良導體
二、媒質Ⅱ是不良導體
11.4透波和吸波現象
11.4.1透波現象
一、電磁波正入射
二、電磁波斜入射
三、多層介質闆的透波現象
11.4.2吸波現象
一、乾涉型吸收材料
二、寬帶吸收材料
習 題
第十二章 電磁波的輻射
12.1時變場的位函數
12.1.1標量位和矢量位
12.1.2赫茲電矢量Ⅱ
12.2時變場位函數方程的解
12.2.1剋希荷夫積分
12.2.2達朗貝爾公式
12.3交變電偶極子的輻射
12.3.1交變電偶極子的電磁場量
一、矢量位
二、磁場強度
三、電場強度
12.3.2交變電偶極子場的分析
一、近區場
二、遠區場
三、輻射場的方嚮性
四、輻射功率
五、輻射電阻
12.4交變磁偶極子的輻射
12.4.1通過復數矢量位求電磁場
12.4.2使用電磁對偶原理求電磁場
12.5縫隙元的輻射
12.6半波天綫
12.7天綫陣
12.8綫天綫電磁場的精確計算
12.9天綫的輸入功率和輸入阻抗
習 題
第十三章 電磁場的基本定理
13.1格林定理
13.1.1標量格林定理
13.1.2廣義格林定理
13.1.3矢量格林定理
13.2亥姆霍爾茲定理
13.3靜態場的幾個定理
13.3.1標量位Φ的唯一性定理
13.3.2平均值定理
13.3.3無極值定理
13.3.4湯姆生定理
13.3.5恩紹定理
13.3.6矢量位A的唯一性定理
13.4坡印廷定理
13.5電磁力的定理――麥剋斯韋定理
13.6時變場的唯一性定理
13.7相似原理
13.8二重性原理和電磁對偶原理
13.9等效原理
13.10感應定理
13.11互易定理
13.12天綫遠場定理
13.13剋希荷夫－惠更斯原理
13.14費馬原理
附錄A 矢量的代數運算
附錄B 坐標係的有關概念
附錄C 立體角的有關概念
主要參考書
· · · · · · (收起)