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第1章 矢量分析与场论1

1.1 矢量的代数运算1

1.1.1 矢量及其表示法1

1.1.2 矢量的代数运算3

1.2 场的微分运算7

1.2.1 场的基本概念7

1.2.2 标量场的方向导数和梯度9

1.2.3 矢量场的通量和散度11

1.2.4 矢量场的环量和旋度15

1.2.5 梯度、散度、旋度的比较19

1.3 矢量恒等式和基本定理20

1.3.1 重要的恒等式和拉普拉斯算子21

1.3.2 矢量场的基本定理22

1.4 常用正交曲线坐标系27

1.4.1 三种常用的正交坐标系27

1.4.2 三种常用坐标系的转换30

1.4.3 三种常用坐标系中的梯度、散度、旋度和拉普拉斯展开式31

思考题32

习题32

第2章 宏观电磁现象的基本定律35

2.1 基本电磁物理量35

2.1.1 电荷密度35

2.1.2 电场强度37

2.1.3 电极化强度38

2.1.4 电位移40

2.1.5 电流密度41

2.1.6 磁感应强度43

2.1.7 磁化强度44

2.1.8 磁场强度45

2.2 电磁场基本定律46

2.2.1 库仑定律46

2.2.2 环量定律和高斯定律48

2.2.3 安培定律与毕奥-萨伐尔定律50

2.2.4 磁通连续性定律和安培环路定律52

2.2.5 法拉第电磁感应定律54

2.2.6 电荷守恒定律55

2.3 麦克斯韦方程组56

2.3.1 麦克斯韦的两个假设57

2.3.2 麦克斯韦方程组的积分形式60

2.3.3 麦克斯韦方程组的微分形式61

2.4 时变电磁场的边界条件63

2.4.1 边界条件的一般形式64

2.4.2 边界条件的三种常用形式66

思考题69

习题69

第3章 静电场及其边值问题的解法74

3.1 静电场的基本方程与边界条件74

3.1.1 静电场的基本方程74

3.1.2 静电场的边界条件75

3.2 电位及其电位方程77

3.2.1 电位和电位梯度77

3.2.2 电位的微分方程和边界条件82

3.3 静电场的能量和导体的电容84

3.3.1 静电场的能量和能量密度84

3.3.2 导体系统的电容86

3.4 静电场边值问题的分类以及唯一性定理89

3.4.1 静电场边值问题的分类89

3.4.2 静电场唯一性定理89

3.5 直接积分法91

3.6 分离变量法94

3.6.1 直角坐标系中的分离变量法95

3.6.2 圆柱坐标系中的分离变量法103

3.6.3 球面坐标系中的分离变量法107

3.7 镜像法110

3.7.1 点电荷关于无限大导体平面的镜像法110

3.7.2 点电荷关于导体球面的镜像法114

3.7.3 点电荷关于无限大介质平面的镜像法116

3.7.4 线电荷关于无限长圆柱导体面的镜像法118

3.8 静电场的数值解法120

3.8.1 有限差分法121

3.8.2 矩量法126

思考题130

习题130

第4章 恒定电场与恒定磁场136

4.1 恒定电场基本方程与边界条件136

4.1.1 导体内部恒定电场的基本方程136

4.1.2 导体内部恒定电场的边界条件137

4.2 恒定电场的电位与静电比拟法137

4.2.1 恒定电场的电位和边界条件137

4.2.2 恒定电场的功率损耗与电容器的漏电导138

4.2.3 恒定电场的静电比拟法140

4.3 恒定磁场基本方程与边界条件141

4.3.1 恒定磁场的基本方程141

4.3.2 恒定磁场的边界条件142

4.4 矢量磁位和标量磁位144

4.4.1 恒定磁场的矢量磁位145

4.4.2 恒定磁场的标量磁位150

4.5 恒定磁场的能量和载流回路的电感152

4.5.1 恒定磁场的能量和能量密度153

4.5.2 载流回路的电感153

思考题156

习题157

第5章 电磁波的辐射160

5.1 时谐电磁场的基本方程和边界条件160

5.1.1 基本场量的复数表示式160

5.1.2 电磁场基本方程的复数形式162

5.1.3 电磁场边界条件的复数形式163

5.1.4 复介电常数和复磁导率164

5.2 时变电磁场的矢量磁位和标量电位166

5.2.1 时变电磁场矢量磁位和标量电位的定义166

5.2.2 时变电磁场矢量磁位和标量电位的达朗贝尔方程167

5.2.3 时变电磁场矢量磁位和标量电位的积分表示式169

5.2.4 时谐电磁场的矢量磁位和标量电位172

5.3 坡印亭定理与坡印亭矢量174

5.3.1 时变电磁场的坡印亭定理与坡印亭矢量174

5.3.2 时谐电磁场的坡印亭定理与复坡印亭矢量175

5.4 基本辐射单元的辐射场178

5.4.1 电基本振子的辐射场178

5.4.2 磁基本振子的辐射场182

5.4.3 惠更斯元的辐射场186

5.5 对称天线的辐射场和辐射特性191

5.5.1 对称天线的辐射场191

5.5.2 对称天线的辐射特性193

5.6 均匀直线式天线阵的辐射场和辐射特性198

5.6.1 均匀直线式天线阵的辐射场198

5.6.2 均匀直线式边射阵和端射阵200

思考题201

习题201

第6章 均匀平面波的传播205

6.1 均匀平面波在理想介质中的传播205

6.1.1 沿着＋z轴方向传播的均匀平面波205

6.1.2 沿任意方向传播的均匀平面波214

6.2 均匀平面波在导电媒质中的传播218

6.2.1 导电媒质中均匀平面波的电磁场218

6.2.2 均匀平面波在弱导电媒质中的传播222

6.2.3 均匀平面波在良导电媒质中的传播223

6.3 均匀平面波对不同媒质分界面的垂直入射226

6.3.1 均匀平面波对理想介质平面的垂直入射226

6.3.2 均匀平面波对理想导体平面的垂直入射231

6.3.3 均匀平面波对多层媒质分界面的垂直入射234

6.4 均匀平面波对不同媒质分界面的斜入射237

6.4.1 均匀平面波对理想介质平面的斜入射237

6.4.2 均匀平面波对理想导体平面的斜入射245

思考题248

习题249

第7章 均匀波导中的导行电磁波252

7.1 导行电磁波的一般分析方法252

7.1.1 横向场和纵向场的亥姆霍兹方程253

7.1.2 用纵向场表示的横向场254

7.1.3 传播模式及其传播特性255

7.2 矩形波导中的导行电磁波260

7.2.1 直角坐标系中标量亥姆霍兹方程的通解260

7.2.2 矩形波导中导行电磁波的传播模式262

7.2.3 矩形波导中导行电磁波的传播特性264

7.2.4 矩形波导中若干常用传播模式的场结构267

7.3 圆形波导中的导行电磁波271

7.3.1 圆柱坐标系中标量亥姆霍兹方程的通解271

7.3.2 圆形波导中导行电磁波的传播模式273

7.3.3 圆形波导中导行电磁波的传播特性275

7.3.4 圆形波导中若干常用传播模式的场结构278

7.4 传输功率与传输损耗280

7.4.1 传输功率281

7.4.2 管壁电流283

7.4.3 传输损耗286

7.5 同轴线中的导行电磁波289

7.5.1 同轴线中的主模289

7.5.2 同轴线中的高次模291

7.6 光导纤维中的导行电磁波292

7.6.1 光导纤维中导行波的特征方程293

7.6.2 光导纤维中传播模式及其截止条件294

思考题298

习题299

第8章 均匀传输线中的导行电磁波302

8.1 均匀传输线中导行电磁波的传播模式302

8.1.1 均匀传输线中的主模302

8.1.2 均匀传输线中的高次模305

8.2 均匀传输线的基本方程及其稳态解310

8.2.1 均匀传输线的分布参数及其等效电路310

8.2.2 均匀传输线的基本方程311

8.2.3 均匀传输线基本方程的稳态解312

8.2.4 均匀传输线基本方程稳态解的不同表示形式313

8.3 均匀传输线的特征参数316

8.3.1 特性阻抗316

8.3.2 传播常数318

8.4 均匀传输线的等效阻抗和反射系数320

8.4.1 等效阻抗320

8.4.2 反射系数321

8.4.3 等效阻抗与反射系数的关系322

8.5 无耗均匀传输线324

8.5.1 终端接任意负载时的无耗均匀传输线324

8.5.2 无耗均匀传输线上的行波328

8.5.3 无耗均匀传输线上的驻波329

8.6 史密斯圆图333

8.6.1 复平面上的反射系数圆333

8.6.2 阻抗圆图335

8.6.3 导纳圆图339

思考题342

习题342

参考文献346

附录347

常用的矢量公式347

常用导体材料的参数349

常用介质材料的参数349

常用的物理常数350

习题答案（部分）351