電磁場基礎(chǔ)

緒論1
第1章矢量分析3
§1.1矢量代數(shù)4
1.1.1矢量表示法與和差運(yùn)算4
1.1.2標(biāo)量積和矢量積4
1.1.3三重積5
§1.2矢量場的通量與散度，散度定理6
1.2.1矢量場的通量6
1.2.2散度的定義與運(yùn)算7
1.2.3散度定理10
§1.3矢量場的環(huán)量與旋度，斯托克斯定理12
1.3.1矢量場的環(huán)量12
1.3.2旋度的定義與運(yùn)算13
1.3.3斯托克斯定理15
§1.4標(biāo)量場的方向?qū)?shù)與梯度，格林定理17
1.4.1標(biāo)量場的方向?qū)?shù)與梯度17
1.4.2格林定理18
§1.5亥姆霍茲定理21
1.5.1散度和旋度的比較21
1.5.2亥姆霍茲定理21
§1.6曲面坐標(biāo)系22
1.6.1圓柱坐標(biāo)系22
1.6.2球面坐標(biāo)系23
1.6.3三種坐標(biāo)系的變換24
1.6.4場論運(yùn)算公式26
習(xí)題29
第2章電磁場基本方程32
§2.1靜態(tài)電磁場的基本定律和基本場矢量33
2.1.1庫侖定律和電場強(qiáng)度33
2.1.2高斯定理，電通密度34
2.1.3電流密度，電荷守恒定律37
2.1.4畢奧薩伐定律，磁通密度38
2.1.5磁通連續(xù)性原理與安培環(huán)路定律，磁場強(qiáng)度41
§2.2法拉第電磁感應(yīng)定律和全電流定律42
2.2.1法拉第電磁感應(yīng)定律42
2.2.2位移電流和全電流定律44
2.2.3全電流連續(xù)性原理45
§2.3麥克斯韋方程組46
2.3.1麥克斯韋方程組的微分形式與積分形式46
2.3.2本構(gòu)關(guān)系和波動(dòng)方程49
2.3.3電磁場的位函數(shù)50
§2.4電磁場的邊界條件53
2.4.1一般情形53
2.4.2兩種常見情形55
§2.5坡印廷定理和坡印廷矢量58
2.5.1坡印廷定理的推導(dǎo)和意義58
2.5.2坡印廷矢量59
2.5.3場與路的一些對應(yīng)關(guān)系61
§2.6惟一性定理62
習(xí)題62
第3章靜電場及其邊值問題的解法64
§3.1靜電場基本方程與電位方程65
3.1.1靜電場基本方程65
3.1.2電位定義65
3.1.3電位方程66
*§3.2靜電場中的介質(zhì)71
3.2.1介質(zhì)的極化71
3.2.2介質(zhì)中的高斯定理，相對介電常數(shù)74
§3.3靜電場中的導(dǎo)體與電容75
3.3.1靜電場中的導(dǎo)體75
3.3.2電容75
*3.3.3導(dǎo)體系的部分電容78
§3.4靜電場的邊界條件82
3.4.1和的邊界條件82
3.4.2電位的邊界條件83
§3.5靜電場邊值問題，惟一性定理86
3.5.1靜電場邊值問題86
3.5.2靜電場惟一性定理86
§3.6鏡像法87
3.6.1導(dǎo)體平面附近的點(diǎn)電荷88
3.6.2導(dǎo)體劈間的點(diǎn)電荷89
*3.6.3導(dǎo)體圓柱附近的線電荷90
§3.7分離變量法91
3.7.1直角坐標(biāo)系中的分離變量法91
*3.7.2圓柱坐標(biāo)系中的分離變量法96
*§3.8復(fù)變函數(shù)法101
3.8.1解析函數(shù)102
3.8.2復(fù)位函數(shù)法104
3.8.3保角變換法107
習(xí)題109
第4章恒定電場和恒定磁場114
§4.1恒定電場115
4.1.1恒定電場基本方程115
4.1.2恒定電場的邊界條件115
4.1.3靜電比擬法116
§4.2恒定磁場的基本方程和邊界條件118
4.2.1恒定磁場的基本方程118
4.2.2恒定磁場的邊界條件119
§4.3恒定磁場的矢量磁位121
4.3.1磁矢位A的定義與方程121
4.3.2的微分方程與積分表示式122
*4.3.3的邊界條件123
§4.4電感124
4.4.1自感124
4.4.2互感129
習(xí)題132
第5章時(shí)變電磁場和平面電磁波135
§5.1時(shí)諧電磁場的復(fù)數(shù)表示136
5.1.1復(fù)數(shù)136
5.1.2復(fù)矢量137
§5.2復(fù)數(shù)形式的麥克斯韋方程組138
5.2.1復(fù)數(shù)形式的麥?zhǔn)戏匠探M138
5.2.2復(fù)數(shù)形式的波動(dòng)方程和邊界條件138
§5.3復(fù)坡印廷矢量和復(fù)坡印廷定理140
5.3.1復(fù)坡印廷矢量140
5.3.2復(fù)坡印廷定理141
§5.4理想介質(zhì)中的平面波144
5.4.1平面波的電磁場144
5.4.2平面波的傳播特性145
5.4.3電磁波譜148
§5.5導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面波149
5.5.1導(dǎo)電媒質(zhì)的分類149
5.5.2平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播特性150
5.5.3平面波在良導(dǎo)體中的傳播特性，集膚深度和表面電阻155
*5.5.4電磁波對人體的熱效應(yīng)160
*§5.6等離子體中的平面波161
5.6.1等離子體的等效介電常數(shù)162
5.6.2平面波在等離子體中的傳播特性162
§5.7電磁波的極化163
5.7.1線極化164
5.7.2圓極化164
5.7.3橢圓極化165
習(xí)題169
第6章平面電磁波的反射與折射173
§6.1平面波對平面邊界的垂直入射174
6.1.1對理想導(dǎo)體的垂直入射174
6.1.2對理想介質(zhì)的垂直入射177
*6.1.3對多層邊界的垂直入射181
§6.2平面波對理想導(dǎo)體的斜入射184
6.2.1沿任意方向傳播的平面波184
6.2.2垂直極化波對理想導(dǎo)體的斜入射186
6.2.3平行極化波對理想導(dǎo)體的斜入射190
§6.3平面波對理想介質(zhì)的斜入射192
6.3.1相位匹配條件和斯奈爾定律192
6.3.2菲涅耳公式195
§6.4全折射和全反射198
6.4.1全折射198
6.4.2全反射199
6.4.3表面波與光纖通信200
*§6.5傳輸線中的導(dǎo)行電磁波204
6.5.1縱向場法204
6.5.2導(dǎo)行波的分類206
習(xí)題207
第7章電磁波的輻射與散射210
§7.1時(shí)諧電磁場的位函數(shù)211
7.1.1時(shí)諧場位函數(shù)的定義與方程211
7.1.2時(shí)諧場位函數(shù)的求解，格林函數(shù)211
§7.2電流元的輻射213
7.2.1定義與其電磁場213
7.2.2近區(qū)場215
7.2.3遠(yuǎn)區(qū)場216
7.2.4輻射方向圖218
7.2.5輻射功率和輻射電阻219
§7.3對偶原理，磁流元的輻射220
7.3.1廣義麥克斯韋方程組，對偶原理220
7.3.2磁流元和小電流環(huán)的輻射221
§7.4電磁波的散射226
7.4.1散射場定義，瑞利散射226
7.4.2雷達(dá)散射截面228
習(xí)題230
第8章天線基礎(chǔ)232
§8.1天線的功能與分類233
8.1.1天線的功能233
8.1.2天線的分類235
§8.2天線電參數(shù)和傳輸方程236
8.2.1方向性系數(shù)236
8.2.2輻射效率和增益238
8.2.3有效面積238
8.2.4輸入阻抗與電壓駐波比240
8.2.5極化241
8.2.6帶寬242
8.2.7傳輸方程243
8.2.8雷達(dá)距離方程246
§8.3對稱振子246
8.3.1對稱振子的電流分布和遠(yuǎn)區(qū)場246
8.3.2對稱振子的方向圖、輻射電阻和方向系數(shù)248
8.3.3對稱振子的輸入阻抗251
§8.4天線陣252
8.4.1二元陣與方向圖乘積定理252
8.4.2導(dǎo)體平面上的對稱振子256
8.4.3N元陣259
§8.5微帶天線266
8.5.1引言266
8.5.2微帶貼片天線268
§8.6等效性原理和口徑天線280
8.6.1等效性原理280
8.6.2口徑場法281
8.6.3拋物面天線285
§8.7互易定理，天線方向圖的測量286
8.7.1互易定理的一般形式287
8.7.2收、發(fā)天線方向圖的互易性，方向圖的測量288
習(xí)題289
附錄A矢量分析公式293
一、矢量恒等式293
二、矢量微分算子294
三、坐標(biāo)變換295
附錄B常用數(shù)學(xué)公式和常數(shù)296
一、三角函數(shù)296
二、雙曲函數(shù)297
三、對數(shù)298
四、級數(shù)299
五、常數(shù)與換算300
附錄C符號和單位301
附錄D無線電頻段劃分303
附錄E主要人名編年表305
參考書目306