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工程电磁场与电磁波基础

书号：　27352　ISBN：　978-7-111-27352-3

作者：　张惠娟 杨文荣 李玲玲等编著 颜危利主审　印次：　1-2

责编：　于苏华　开本：　16

字数：　488千字　定价：　34.0

所属丛书：　普通高等教育电气工程与自动化类"十一五"规划教材

装订：　平　出版日期：　2010-03-23

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前言第1章电磁场的数学与

物理基础知识1

1?1电磁场与矢量代数1

1?1?1矢量及其表示方法1

1?1?2矢量相加2

1?1?3矢量的乘积运算2

1?2正交曲面坐标系4

1?3标量场及其梯度6

1?3?1标量场的等值线或等值面6

1?3?2标量场的方向导数与梯度7

1?4矢量场的通量、散度与高斯散度定理9

1?4?1矢量场的矢量线9

1?4?2矢量场的通量10

1?4?3矢量场的散度11

1?4?4矢量场高斯散度定理12

1?5矢量场的环量、旋度与斯托克斯定理12

1?5?1矢量场的环量12

1?5?2矢量场的旋度12

1?5?3矢量场斯托克斯定理14

1?6亥姆霍兹定理14

1?6?1矢量场的分类14

1?6?2矢量场常用梯度、散度、旋度的关系定理15

1?6?3矢量场亥姆霍兹定理16

1?7电磁场麦克斯韦方程组与电磁场的分类17

1?7?1电磁场麦克斯韦方程组17

1?7?2电磁场的分类及其特点18

1?8矢量场唯一性定理20

习题120

第2章静电场22

2?1静电场的基本物理量——电场强度与电位22

2?1?1静电场的源——电荷与分布电荷22

2?1?2电场强度及其积分公式24

2?1?3静电场的守恒性与电位26

2?2高斯定理33

2?2?1真空中的高斯定理34

2?2?2静电场中的导体及其特性36

2?2?3静电场中介质的极化及其极化特性36

2?2?4介质中的高斯定理40

2?3静电场的基本方程与场域分界面的衔接条件43

2?3?1单一媒质中静电场的基本方程43

2?3?2两种媒质分界面上场量的衔接条件44

2?4静电场的边值问题50

2?4?1静电场的边值问题概述50

2?4?2直接积分法54

2?4?3分离变量法59

2?4?4镜像法66

2?5静电场理论分析的工程应用79

2?5?1静电场分析应用之一：电容80

2?5?2静电场分析应用之二： 电场能量84

2?5?3静电场分析应用之三： 电场力86

习题289

第3章恒定电场94

3?1导电媒质中的电流94

3?1?1电流与电流密度94

3?1?2欧姆定律的微分形式96

3?1?3焦耳定律的微分形式98

3?1?4超导电性99

3?2恒定电场的基本方程99

3?2?1电流连续性方程99

3?2?2电源电动势和局外场强100

3?2?3电场强度的闭合路径线积分101

3?2?4恒定电场的基本方程101

3?3导电媒质分界面的衔接条件102

3?3?1两种导电媒质分界面的衔接条件102

3?3?2恒定电场的边值问题103

3?3?3两种特殊分界面的衔接条件103

3?4导电媒质中恒定电场与静电场的比拟106

3?5电导和接地电阻107

3?5?1电导和电阻107

3?5?2接地电阻111

3?5?3跨步电压112

习题3113

第4章恒定磁场116

4?1磁感应强度，磁通连续性定理116

4?1?1安培力定律，磁感应强度116

4?1?2磁场的叠加性118

4?1?3磁通和磁通连续性定理120

4?2安培环路定律121

4?2?1真空中的安培环路定律121

4?2?2物质的磁化，一般形式的安培环路定律123

4?2?3铁磁材料的静态磁滞回线129

4?3恒定磁场的基本方程，分界面上的衔接条件130

4?3?1恒定磁场的基本方程130

4?3?2分界面上的衔接条件130

4?4恒定磁场的位函数及其边值问题132

4?4?1标量磁位132

4?4?2标量磁位的边值问题134

4?4?3部分标量位135

4?4?4矢量磁位135

4?4?5矢量磁位的边值问题139

4?4?6磁场中的镜像法141

Ⅵ〖〗工程电磁场与电磁波基础目录Ⅶ

4?5恒定磁场分析应用之一：电感142

4?5?1自感142

4?5?2互感145

4?5?3诺依曼公式147

4?6恒定磁场分析应用之二：磁场能量及磁场力148

4?6?1恒定磁场中的能量148

4?6?2磁场能量的分布和密度150

4?6?3磁场力152

4?7磁路及其计算155

4?7?1铁磁质和非铁磁质的分界面，

磁路155

4?7?2磁路定律156

4?7?3磁屏蔽160

习题4160

第5章时变电磁场163

5?1电磁感应定律163

5?1?1静态电磁场与时变电磁场的

特性163

5?1?2法拉第电磁感应定律164

5?2位移电流与全电流定律167

5?3时变电磁场的基本方程——麦克斯韦方程170

5?4时变电磁场的边界条件175

5?5时变电磁场的波动方程180

5?5?1波动方程的一般形式180

5?5?2正弦电磁场及其波动方程的复数形式181

5?6时变电磁场的动态位及其达朗贝尔方程184

5?6?1动态矢量位与标量位函数184

5?6?2动态位的达朗贝尔方程184

5?6?3动态位的积分解与其滞后现象187

5?7坡印廷定理与坡印廷矢量191

5?8准静态电磁场197

5?8?1电准静态场197

5?8?2磁准静态场198

习题5201

第6章正弦平面电磁波的传播204

6?1正弦均匀平面电磁波204

6?2平面电磁波在无限大理想介质中的传播205

6?2?1一维波动方程的解及其物理意义205

6?2?2理想介质中的正弦均匀平面电磁波的传播特性206

6?2?3平面电磁波的能量密度与能流密度208

6?3平面电磁波在无限大导电媒质中的传播211

6?3?1导电媒质中正弦均匀平面电磁波的传播特性211

6?3?2强导电媒质中的电磁波214

6?3?3弱导电媒质中的电磁波216

6?3?4导电媒质中正弦均匀平面电磁波的能量217

6?4平面电磁波的极化217

6?4?1直线极化218

6?4?2圆极化219

6?4?3椭圆极化219

6?4?4极化旋转方向的判断方法219

6?5平面电磁波在有界媒质中的传播——垂直入射222

6?5?1介质与理想导体表面的垂直入射222

6?5?2两种导电媒质分界面的垂直入射225

6?5?3多种媒质分界面的垂直入射228

6?6平面电磁波在有界媒质中的传播——斜入射230

6?6?1沿任意方向传播的平面电磁波231

6?6?2介质与理想导体表面的斜入射233

6?6?3两种介质分界面上的斜入射235

6?6?4全反射与全折射238

习题6244

第7章导行电磁波247

7?1TEM波、TE波、TM波247

7?2均匀传输线方程及其正弦稳态分析250

7?2?1传输线方程251

7?2?2正弦稳态下均匀传输线方程及其解253

7?2?3无损耗均匀传输线及其阻抗匹配255

7?3波导中的电磁波258

7?3?1矩形波导中的电磁波259

7?3?2圆柱形波导中的电磁波265

7?4波导中的传输功率270

7?5谐振腔271

习题7277

第8章电磁辐射279

8?1电磁波的辐射279

8?2电偶极子的辐射280

8?3磁偶极子的辐射283

8?4对偶原理285

习题8287

第9章工程电磁场数值分析初步288

9?1位场的边值问题288

9?2有限差分法288

9?2?1差分格式289

9?2?2差分方程组的解290

9?3有限元法292

9?3?1变分方法和算子概念293

9?3?2静电场泊松方程边值问题等价的变分问题293

9?3?3单元剖分和有限元离散294

附录297

附录A常用公式297

附录B部分习题参考答案298

参考文献308