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第1章 三种坐标系与场1

1.1 单位矢量1

1.2 三种常用的坐标系1

1.2.1 直角坐标系2

1.2.2 圆柱坐标系3

1.2.3 球坐标系5

1.3 三种坐标系的坐标变量之间的关系7

1.4 三种坐标系的坐标单位矢量之间的关系8

1.4.1 直角坐标系与圆柱坐标系的坐标单位矢量之间的关系8

1.4.2 圆柱坐标系和球坐标系的坐标单位矢量之间的关系9

1.4.3 直角坐标系和球坐标系的坐标单位矢量之间的关系9

1.5 矢量运算9

1.5.1 直角坐标系矢量运算10

1.5.2 圆柱坐标系矢量运算11

1.5.3 球坐标系矢量运算11

1.6 场及场的特性12

1.6.1 场的概念12

1.6.2 力线方程13

小结14

思考题15

习题15

第2章 场源模型16

2.1 标量场16

2.2 标量场的方向导数17

2.2.1 方向导数17

2.2.2 方向导数的计算17

2.3 标量场的梯度18

2.3.1 梯度的概念18

2.3.2 梯度的性质19

2.3.3 梯度运算20

2.4 矢量场的散度22

2.4.1 矢量场的通量22

2.4.2 散度的概念23

2.4.3 散度表达式23

2.5 矢量场的旋度28

2.5.1 矢量场的环量28

2.5.2 旋度的概念28

2.5.3 旋度表达式29

2.5.4 矢量场的旋度和散度的意义32

2.6 方向导数、梯度、旋度、散度比较34

2.7 亥姆霍兹定理35

小结36

思考题38

习题39

第3章 电磁场中的基本物理量和基本实验定律40

3.1 电磁场的一个场源——电荷与电荷分布40

3.1.1 体积电荷分布与体积电荷密度40

3.1.2 面电荷分布与电荷面密度41

3.1.3 线电荷分布与电荷线密度41

3.1.4 点电荷概念41

3.2 电磁场的另一个场源——电流与电流密度42

3.2.1 电流42

3.2.2 体积电流密度42

3.2.3 面积电流密度43

3.2.4 线电流密度44

3.3 电流连续性方程45

3.4 库仑定律 电场强度46

3.5 分布电荷的电场强度48

3.6 安培力定律 磁感应强度52

3.7 磁感应强度的矢量积分公式55

小结57

思考题58

习题58

第4章 静电场分析60

4.1 静电场分析的基本变量60

4.2 真空中静电场的基本方程61

4.3 电位函数66

4.4 泊松方程 拉普拉斯方程69

4.5 点电荷的δ函数表示 格林函数71

4.6 格林定理 泊松方程的积分公式72

4.7 唯一性定理74

4.8 电介质的极化 极化强度76

4.9 介质中的高斯定律 边界条件79

4.9.1 介质中的高斯定律79

4.9.2 分界面边界条件81

4.10 恒定电场的基本方程 边界条件84

4.10.1 恒定电场的基本方程84

4.10.2 恒定电场的边界条件87

4.11 导体系统的电容91

4.12 电场能量静电力92

4.12.1 电场能量92

4.12.2 静电力95

小结97

思考题99

习题99

第5章 恒定磁场分析102

5.1 恒定磁场分析的基本变量102

5.2 真空中磁场的基本方程103

5.2.1 磁通连续性原理和磁场的散度103

5.2.2 真空中的安培环路定律和磁感应强度的旋度104

5.3 矢量磁位108

5.3.1 矢量磁位的概念108

5.3.2 矢量位泊松方程109

5.3.3 利用矢量位A求磁通110

5.4 磁偶极子的矢量位和标量位112

5.5 物质的磁化现象、磁化强度114

5.5.1 物质的磁化及磁化强度114

5.5.2 磁化电流的分布与磁化强度的关系114

5.6 磁介质中磁场的基本方程116

5.7 磁场的边界条件120

5.8 标量磁位124

5.8.1 标量磁位的定义124

5.8.2 标量磁位的多值性124

5.8.3 标量拉氏方程125

5.9 自感和互感125

5.9.1 自感与互感125

5.9.2 计算互感的一般公式（诺依曼公式）126

5.10 磁场能量 磁场力129

5.10.1 磁场能量129

5.10.2 磁场力132

小结133

思考题135

习题135

第6章 静态场边值问题的解138

6.1 直角坐标中的分离变量法138

6.2 圆柱坐标中的分离变量法142

6.3 球坐标中的分离变量法146

6.4 镜像法148

6.4.1 平面镜像法149

6.4.2 平面介质镜像法151

6.4.3 球面镜像法154

6.4.4 圆柱面镜像法156

6.5 有限差分法157

6.5.1 差分表示式157

6.5.2 迭代法159

小结161

思考题161

习题161

第7章 时变电磁场163

7.1 法拉第电磁感应定律163

7.2 位移电流和全电流定律165

7.3 麦克斯韦方程167

7.4 时变电磁场的边界条件169

7.4.1 不同媒质分界面上的边界条件169

7.4.2 理想介质分界面上的边界条件171

7.4.3 理想介质和理想导体的分界面171

7.5 坡印廷定理和坡印廷矢量173

7.5.1 坡印廷定理173

7.5.2 坡印廷矢量174

7.6 波动方程175

7.7 动态标量位和矢量位176

小结177

思考题179

习题179

第8章 均匀平面电磁波181

8.1 亥姆霍兹方程181

8.1.1 正弦电磁场的复数表示法181

8.1.2 麦克斯韦方程的复数形式183

8.1.3 亥姆霍兹方程183

8.2 平均坡印廷矢量184

8.3 理想介质中的均匀平面波185

8.3.1 均匀平面波方程及其解185

8.3.2 均匀平面波的传播特性187

8.3.3 沿任意方向传播的均匀平面波189

8.4 波的偏振特性191

8.4.1 偏振的概念191

8.4.2 平面电磁波的偏振形式191

8.4.3 电磁波偏振特性的工程应用193

8.5 导电媒质中的均匀平面波194

8.6 均匀平面波对分界平面的垂直入射199

8.6.1 平面电磁波向理想导体的垂直入射199

8.6.2 平面电磁波向理想介质的垂直入射201

8.7 色散与群速204

8.7.1 色散现象与群速204

8.7.2 群速与相速的关系205

小结206

思考题207

习题207

第9章 导行电磁波210

9.1 沿均匀导波装置传输电磁波的一般特性211

9.1.1 导行波的波动方程211

9.1.2 导行波的传输特性212

9.2 矩形波导215

9.2.1 矩形波导中的TM波215

9.2.2 矩形波导中的TE波216

9.2.3 矩形波导中的TE10波218

9.3 传输线220

9.4 谐振腔222

9.4.1 谐振腔的结构222

9.4.2 谐振频率222

9.4.3 谐振腔中场的解224

9.4.4 品质因数224

9.5 介质波导——光纤225

9.5.1 光纤的基本结构和参数226

9.5.2 光纤波导的主要优点227

小结227

思考题228

习题228

第10章 电磁波的辐射229

10.1 辐射的基本概念229

10.2 滞后位230

10.3 电偶极子的辐射231

10.3.1 电偶极子的辐射场232

10.3.2 近区场和远区场233

10.3.3 辐射功率和辐射电阻234

10.4 磁偶极子的辐射235

10.4.1 对偶原理235

10.4.2 磁偶极子的辐射场236

10.5 天线237

10.5.1 中波广播天线238

10.5.2 短波发射天线238

10.5.3 引向天线238

10.5.4 抛物面天线240

10.5.5 喇叭天线240

小结240

思考题241

习题241

第11章 电磁场与电磁波实验242

11.1 电磁波的反射和折射242

11.1.1 电磁波在电介质表面上的反射和折射242

11.1.2 平行偏振波在媒质分界面上无反射（全折射）条件244

11.1.3 电磁波斜入射到良好导体表面上的反射245

11.1.4 反射定律和折射定律验证245

11.2 电磁波参量的测量246

11.3 电磁波的单缝衍射和双缝干涉249

11.3.1 单缝衍射原理249

11.3.2 双缝干涉251

11.3.3 衍射角与衍射强度及干涉角与干涉强度测量251

11.4 布拉格衍射253

11.4.1 布拉格衍射实验原理253

11.4.2 衍射强度与入射角θ测量255

11.5 电磁波偏振参数测量255

11.6 均匀无耗介质参量的测量257

11.6.1 εr测量原理257

11.6.2 εr参数测量258

11.7 静电场数值分析258

11.7.1 有限差分法259

11.7.2 静电场数值分析应用261

参考文献264