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Table of contents

1. 第1章* 矢量分析与场论基础
2. 第 2 章 宏观电磁场理论基础
3. 第3章 静态电磁场
4. 第4章 静态电磁场的解析方法
5. 第5章 时变电磁场
6. 第6章 电磁波的辐射
7. 第7章 电磁波的传播
8. 第8章 导行电磁波
9. 第 9 章 电磁场的数值方法导论
10. 附录 常用符号表
11. 参考文献

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第1章* 矢量分析与场论基础

• 1.1 正交曲线坐标系
  • 1.1.1 正交曲线坐标
  • 1.1.2 正交曲线坐标的变换
  • 1.1.3 空间曲线段的弧长
• 1.2 矢量及其运算
  • 1.2.1 矢量的分量表示
  • 1.2.2 矢量代数运算
  • 1.2.3 矢量微分运算
• 1.3 标量场及其梯度
  • 1.3.1 场的概念
  • 1.3.2标量场的等值面
  • 1.3.3 方向导数
  • 1.3.4 标量场的梯度
  • 1.3.5 梯度运算的基本公式
  • 1.3.6 正交曲线坐标系中梯度的
• 1.4 矢量场及其散度
  • 1.4.1 矢量场与矢量线
  • 1.4.2 矢量场的通量
  • 1.4.3 矢量场的散度与通量源
  • 1.4.4 体积分的高斯定理
  • 1.4.5 散度的有关公式
• 1.5 矢量场的旋度
  • 1.5.1 矢量场的环量
  • 1.5.2 矢量场的旋度与旋涡源
  • 1.5.3 面积分的斯托克斯定理
  • 1.5.4 旋度的有关公式
• 1.6 矢量场的亥姆霍兹定理
  • 1.6.1 亥姆霍兹定理
  • 1.6.2 δ函数及其性质
  • 1.6.3 亥姆霍兹定理的证明
• 本章小结
• 思考与练习

第 2 章 宏观电磁场理论基础

• 2.1 电荷与电流
  • 2.1.1 电荷与电荷密度
  • 2.1.2 电流与电流密度
  • 2.1.3 电荷守恒定律
• 2.2 静电场
  • 2.2.1 库仑定律
  • 2.2.2 电场与电场强度
  • 2.2.3 静电场的基本性质
• 2.3 恒定电流的磁场
  • 2.3.1 安培定律
  • 2.3.2 毕奥-萨伐尔定律
  • 2.3.3 磁感应强度的基本性质
• 2.4 麦克斯韦方程组
  • 2.4.1 法拉第电磁感应定律
  • 2.4.2 位移电流
  • 2.4.3 麦克斯韦方程组
  • 2.4.4 电磁场对带电粒子的作用力.
• 2.5 介质的电磁特性
  • 2.5.1 介质的基本概念
  • 2.5.2 介质的极化与束缚电荷
  • 2.5.3 电位移矢量的高斯定理
  • 2.5.4 介质的磁化与磁化电流
  • 2.5.5 介质中的毕奥-萨伐尔
  • 2.5.6 导电介质与传导电流
  • 2.5.7 介质中的麦克斯韦方程组
  • 2.5.8 介质的分类
• 2.6 电磁场的边界条件
  • 2.6.1 介质分界面的电磁场
  • 2.6.2 边界的法向分量条件
  • 2.6.3 边界的切向分量条件
• 本章小结
• 思考与练习

第3章 静态电磁场

• 3.1 静电场及其方程
  • 3.1.1 电位函数
  • 3.1.2 静电场的边界条件
  • 3.1.3 导体及其边界条件
  • 3.1.4 静态电场的定解问题
• 3.2 静电场的能量与静电力
  • 3.2.1 静电场的能量
  • 3.2.2 带电体系的静电作用力
• 3.3 ※导体系的电容
  • 3.3.1 导体系的电位与电位系数
  • 3.3.2 导体系的电容系数和
  • 3.3.3 部分电容
• 3.4 *恒定电流的电场
  • 3.4.1 导体中恒定电流与恒定电场
  • 3.4.2 欧姆定律
  • 3.4.3 电源及电动势
  • 3.4.4 恒定电场的方程
• 3.5 恒定电流的磁场
  • 3.5.1 恒定电流磁场的磁矢势
  • 3.5.2 磁矢势的定解问题
  • 3.5.3 小电流环(磁偶极子)的
  • 3.5.4 恒定电流磁场的标量磁位
• 3.6 ※载流线圈的电感
  • 3.6.1 自电感与互电感
  • 3.6.2 自感系数的计算
• 3.7 磁场的能量与磁场力
  • 3.7.1 磁场的能量
  • 3.7.2 载流体系的磁场作用力
• 本章小结
• 思考与练习

第4章 静态电磁场的解析方法

• 4.1 静态电磁场的唯一性定理
  • 4.1.1 静态电磁场的基本方程
  • 4.1.2 静态电磁场的唯一性定理
  • 4.1.3 唯一性定理应用举例
• 4.2 分离变量方法
  • 4.2.1 分离变量方法的思想
  • 4.2.2 分离变量方法的应用
• 4.3 格林函数方法
  • 4.3.1 格林函数方法的基本思想
  • 4.3.2 静态电磁场的格林函数
  • 4.3.3 格林函数的对称性
  • 4.3.4 *格林函数的物理模型
  • 4.3.5 格林函数方法的应用
• 4.4 镜像方法
  • 4.4.1 镜像方法的基本思想
  • 4.4.2 镜像方法的求解步骤
  • 4.4.3 镜像方法的应用举例
• 4.5 ※势函数的多极矩展开
  • 4.5.1 体分布源产生的势
  • 4.5.2 电位函数的电多极矩展开
  • 4.5.3 电多极矩的意义
  • 4.5.4 小电荷体与外场的相互
  • 4.5.5 磁矢势的磁多极矩展开
• 本章小结
• 思考与练习

第5章 时变电磁场

• 5.1 时变电磁场的势函数
  • 5.1.1 电磁场的波动方程
  • 5.1.2 时变电磁场的势函数
  • 5.1.3 势函数的规范
  • 5.1.4 规范变换的不变性
• 5.2 推迟势及其意义
  • 5.2.1 推迟势的定解问题
  • 5.2.2* 推迟势的求解
  • 5.2.3 推迟势的物理意义
• 5.3 时变电磁场的能量
  • 5.3.1 能量的守恒定律
  • 5.3.2 时变电磁场能量的传播
• 5.4 时变电磁场的唯一性定理
  • 5.4.1 时变电磁场的唯一性定理
  • 5.4.2 唯一性定理的证明
• 5.5 谐变电磁场
  • 5.5.1谐变电磁场及其复数表示
  • 5.5.2 谐变电磁场的麦克斯韦
  • 5.5.3 谐变电磁场能量和能流
  • 5.5.4 谐变电磁场的波动方程
  • 5.5.5 谐变电磁场的边界条件
• 5.6 时变电磁场的简谐展开
  • 5.6.1 时变电磁场面临的问题
  • 5.6.2 时变电磁场解的基本构成
  • 5.6.3 时变电磁场的简谐展开
• 5.7 均匀平面电磁波
  • 5.7.1 无源空间的谐变电磁场
  • 5.7.2 理想介质中平面电磁波
  • 5.7.3 平面电磁波的相干叠加
  • 5.7.4 平面电磁波的极化
• 本章小结
• 思考与练习

第6章 电磁波的辐射

• 6.1 天线辐射场及其特点
  • 6.1.1 天线外部的电磁场
  • 6.1.2 天线外电磁场的结构特点
  • 6.1.3 磁矢势的多极矩展开
• 6.2 电流振子(电偶极子)天线
  • 6.2.1 电流振子天线的结构
  • 6.2.2 电流振子激发的电磁场
  • 6.2.3 电流振子天线辐射场的特性
  • 6.2.4 辐射功率与辐射电阻
• 6.3 广义麦克斯韦方程组
  • 6.3.1 麦克斯韦方程组的对偶性
  • 6.3.2 广义麦克斯韦方程组
  • 6.3.3 电偶极子与磁偶极子的对偶性
  • 6.3.4 广义麦克斯韦方程的应用——口径天线
• 6.4 时变电磁场的镜像原理
  • 6.4.1 时变电磁场的镜像原理
  • 6.4.2 电(磁)振子的镜像方法
• 6.5 天线的一般概念
  • 6.5.1 半波振子天线
  • 6.5.2 天线的基本参数
• 6.6 ※雷达的基本原理
  • 6.6.1 雷达的基本概念
  • 6.6.2 目标的距离测量
  • 6.6.3 目标方位测量
  • 6.6.4 目标运动速度测量
  • 6.6.5 雷达方程
• 6.7※ 卫星定位技术简介
  • 6.7.1 卫星定位技术发展历史
  • 6.7.2 卫星定位的基本原理
  • 6.7.3 GPS 卫星的组成简介
• 本章小结
• 思考与练习

第7章 电磁波的传播

• 7.1 行波、驻波与波的阻抗
  • 7.1.1 波的反射、行驻波状态
  • 7.1.2 介质的等效波阻抗
  • 7.1.3 应用举例
• 7.2 平面波对理想介质的斜入射
  • 7.2.1 相位匹配原则
  • 7.2.2 菲涅耳公式
  • 7.2.3 全透射现象
  • 7.2.4 全反射与表面波
• 7.3 导电介质中的电波传播
  • 7.3.1 导电介质中的电荷分布
  • 7.3.2 导电介质中的电波传播
  • 7.3.3 趋肤效应与穿透深度
  • 7.3.4 表面阻抗与波的反射
• 7.4 电磁波速度与介质色散
  • 7.4.1 电磁波速度的含义
  • 7.4.2 相位的传播速度
  • 7.4.3 波包的传播速度
  • 7.4.4 群速与相速的关系
  • 7.4.5 色散与波形的失真
• 7.5 电磁波的衍射
  • 7.5.1惠更斯原理
  • 7.5.2 辐射条件
  • 7.5.3*小孔衍射
• 7.6 各向异性介质中的电波传播
  • 7.6.1 各向异性介质
  • 7.6.2 磁化等离子体
  • 7.6.3 磁化等离子体的张量介电
  • 7.6.4 电离层中的平面波
• 本章小结
• 思考与练习

第8章 导行电磁波

• 8.1 电磁波的频谱
  • 8.1.1 电磁波的频谱结构
  • 8.1.2 各频段电磁波的主要特点
• 8.2 导波系统的基本原理
  • 8.2.1 导波系统的基本要求
  • 8.2.2 导波系统内电磁波的方程
  • 8.2.3 导波系统的横电磁波模式
  • 8.2.4 导波系统的横电(磁)波
• 8.3 同轴线导波系统
  • 8.3.1 横电磁波模式的传输问题
  • 8.3.2 横电磁波模式的传输
  • 8.3.3 横电波和横磁波模式的传输
  • 8.3.4 同轴线的工程设计
• 8.4 矩形金属波导
  • 8.4.1 波导的产生
  • 8.4.2 矩形波导中场的分布
  • 8.4.3 矩形波导中电磁波传播
  • 8.4.4 矩形波导的主模及场的分布
• 8.5※圆柱形介质波导
  • 8.5.1 圆柱状介质波导
  • 8.5.2 射线分析方法
  • 8.5.3 光纤中场的方程
  • 8.5.4 本征值问题及解
• 8.6※ 电磁波的激发
  • 8.6.1 从LC回路到谐振腔
  • 8.6.2 谐振腔内场的方程
  • 8.6.3 电磁振荡的本征频率
  • 8.6.4 谐振腔的品质因素
• 本章小结
• 思考与练习

第 9 章 电磁场的数值方法导论

• 9.1 计算电磁学简介
• 9.2 有限差分方法
  • 9.2.1 有限差分法的基本原理
  • 9.2.2 二维泊松方程的差分格式
  • 9.2.3 边界条件的离散化处理
  • 9.2.4 差分方程组的求解方法
• 9.3 矩量法
  • 9.3.1 矩量法的基本思想
  • 9.3.2 基函数与权函数的选择
  • 9.3.3 算子方程的建立
  • 9.3.4 矩量法的应用实例
• 9.4 电磁场仿真软件简介
  • 9.4.1 CST工作室
  • 9.4.2 Ansoft HFSS
  • 9.4.3 FEKO
• 本章小结
• 思考与练习

附录 常用符号表

参考文献