电磁场与电磁波简明教程PDF电子书下载

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第1章 矢量分析 1

1.1 标量和矢量 1

1.1.1 标量 1

1.1.2 矢量 1

1.1.3 单位矢量 1

1.1.4 矢量的分量 2

1.1.5 矢量的运算 2

1.2 三种坐标系 4

1.2.1 直角坐标系 4

1.2.2 圆柱坐标系 5

1.2.3 球坐标系 6

1.2.4 三种坐标系中的微分元 7

1.3 标量场的梯度 9

1.4 矢量场的通量和散度 11

1.4.1 矢量场的通量 11

1.4.2 矢量场的散度 11

1.4.3 散度定理 12

1.5 矢量的环量和旋度 12

1.5.1 矢量的环量 12

1.5.2 矢量的旋度 12

1.6 矢量场的若干定理和场的分类 14

1.6.1 格林定理 14

1.6.2 唯一性定理 15

1.6.3 亥姆霍兹定理 16

1.6.4 场的分类 16

1.7 矢量恒等式 17

本章小结 17

习题1 18

第2章 静电场 22

2.1 库仑定律 22

2.2 电场强度 24

2.3 真空中的高斯定理 28

2.3.1 电场线 28

2.3.2 电场通量 29

2.3.3 真空中的高斯定理 29

2.3.4 高斯定理的应用 31

2.4 电位及其梯度 32

2.4.1 静电场力做功 32

2.4.2 电位及其梯度 34

2.4.3 电位的计算 35

2.5 介质中的静电场 36

2.5.1 介质的极化 36

2.5.2 介质中静电场的基本方程 39

2.6 边界衔接条件 41

2.6.1 电场强度满足的衔接条件 41

2.6.2 电位移满足的衔接条件 42

2.6.3 静电场的折射定理 43

2.6.4 导体和介质的分界面上场量满足的衔接条件 43

2.6.5 位函数的衔接条件 44

2.7 静电场的边值问题 45

2.7.1 电位满足的方程 46

2.7.2 边界条件 46

2.8 镜像法 51

2.8.1 点电荷与无限大的导体平面 51

2.8.2 点电荷与接地导体球面 52

2.8.3 点电荷与无限大的介质平面 54

2.9 直角坐标系中的分量变量法 56

2.10 静电场的能量 60

2.10.1 静电场的储能 60

2.10.2 静电场能量的分布 62

本章小结 63

习题2 65

第3章 恒定电场 71

3.1 电流及其密度 71

3.1.1 电流 71

3.1.2 电流密度 72

3.1.3 电荷守恒定律和电流连续性方程 73

3.2 电源及其电动势 74

3.2.1 导电媒质的损耗 74

3.2.2 电源及其电动势 75

3.3 恒定电场的基本方程 分界面上的衔接条件 76

3.3.1 恒定电场的基本方程 76

3.3.2 分界面上的衔接条件 77

3.4 恒定电场的边值问题 77

本章小结 79

习题3 80

第4章 稳恒磁场 84

4.1 磁感应强度 84

4.1.1 毕奥-萨伐尔定律 84

4.1.2 磁通连续性原理 87

4.1.3 安培力定律 88

4.2 安培环路定理 89

4.2.1 真空中的安培环路定理 89

4.2.2 媒质的磁化 89

4.2.3 媒质中的安培环路定理 91

4.3 磁矢位和磁标位 93

4.3.1 磁矢位 93

4.3.2 磁标位 95

4.4 恒定磁场的基本方程 分界面上的衔接条件 95

4.4.1 恒定磁场的基本方程 95

4.4.2 不同媒质分界面上的衔接条件 96

4.5 恒定磁场的边值问题 99

4.5.1 位函数满足的微分方程 99

4.5.2 恒定磁场的边值问题 100

4.6 镜像法 101

4.7 电感 104

4.7.1 自感 104

4.7.2 互感 104

4.8 磁场的能量 106

本章小结 108

习题4 110

第5章 时变电磁场 116

5.1 麦克斯韦方程 116

5.1.1 麦克斯韦第一方程——修正的安培环路定理和全电流连续性方程 116

5.1.2 麦克斯韦第二方程——电磁感应定律的广义化 118

5.1.3 麦克斯韦第三方程和第四方程 120

5.1.4 辅助方程 122

5.2 时变电磁场的边界条件 122

5.2.1 一般情况 122

5.2.2 特殊情况 123

5.3 时变电磁场的能量关系 125

5.4 时变场的动态位 129

5.4.1 动态位 129

5.4.2 动态位的微分方程 129

5.5 时变电磁场的复数形式 131

5.5.1 正弦电磁场的复数表示法 131

5.5.2 麦克斯韦方程的复数形式 132

5.5.3 坡印廷定理的复数形式 133

5.5.4 动态位的复数形式 134

5.6 麦克斯韦方程的数值计算 136

本章小结 139

习题5 140

第6章 平面电磁波的传播 146

6.1 电磁波动方程 146

6.1.1 自由空间电磁波动方程 146

6.1.2 平面电磁波及基本性质 147

6.2 理想介质中的均匀平面电磁波 149

6.2.1 一维波动方程的解及其物理意义 149

6.2.2 理想介质中的正弦均匀平面波 151

6.2.3 计算举例 153

6.3 导电媒质中的均匀平面电磁波 155

6.3.1 导电媒质中正弦均匀平面波的传播 155

6.3.2 低损耗介质中的正弦均匀平面波 158

6.3.3 良导体中的正弦均匀平面波 158

6.3.4 计算举例 159

6.4 均匀平面电磁波的反射与透射 161

6.4.1 反射定律与透射定律 161

6.4.2 反射系数与透射系数 162

6.4.3 垂直入射电磁波的反射与透射 165

本章小结 169

习题6 171

参考文献 176

附录 常用的物理量及单位 178

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