本書從經(jīng)典電磁理論及其數(shù)學基礎(chǔ)知識出發(fā)，系統(tǒng)地描述了電磁場和電磁波的基本規(guī)律。全書共9章，內(nèi)容包括
矢量分析基礎(chǔ)、靜電場、恒定電場與恒定磁場、靜電場的解、時變電磁場、均勻平面電磁波、電磁波的反射和透射、導行電磁波、天線基本理論。書中有大量的例題，每章均附有習題。
本書內(nèi)容深入淺出，對電磁理論既有嚴格的數(shù)學公式推導和計算分析，又注重其物理意義的講述。
本書適合作為高等院校電子工程、通信工程、電子信息工程、微電子和應用電子技術(shù)等本科專業(yè)的 “電磁場與電磁波” 及 “電磁場理論” 課程教材，適當取舍后也可作為其他相關(guān)專業(yè)的教材和參考書, 還可作為其他電子工程類專業(yè)的大學本科生和電信、電子工程技術(shù)人員的參考書。
由本書作者編寫、西安電子科技大學出版社2012年出版的《電磁場與電磁波》教材已經(jīng)使用六年。在此期間，國內(nèi)一些大專院校已將該書作為電子信息類專業(yè) “電磁場與電磁波” 課程的教學教材使用。西安電子科技大學的通信工程學院、電子信息工程學院及微電子學院也先后采用該書作為本科生 “電磁場與電磁波” 課程的教材并使用多年，任課的教師對該書部分內(nèi)容和結(jié)構(gòu)提出了一些意見和建議，對書中出現(xiàn)的錯誤進行了指正。作者對此虛心接受，并表示感謝。
在電子信息飛速發(fā)展的今天，作為專業(yè)基礎(chǔ)課的 “電磁場與電磁波” 的教材內(nèi)容也需要適當?shù)刎S富與更新，以使之更加完善，更加適應當下學生們對該課程的需要。此次出版我們把書名修改為《電磁場與電磁波教程》。參照西安電子科技大學幾個學院新的《“電磁場與電磁波”課程教學大綱》，根據(jù)使用原書的教師和學生的反饋意見，同時考慮到新的教學理念和啟發(fā)式的教學思想，我們在保持原教材體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對全書內(nèi)容進行了較大幅度的修改和補充。
具體修訂內(nèi)容如下：
(1) 對原教材中各章節(jié)的筆誤和印刷錯誤進行了全面的修正。
(2) 去除了各章節(jié)過于簡單和過于繁瑣的習題，增加了具有思維性的習題。
(3) 鑒于近幾年各電子信息類專業(yè) “電磁場與電磁波”課程學時的壓縮，本書刪除了原教材第2章中的 “電場力”、 第3章中的 “磁場力” 和 “磁標位” 以及第4章中的 “復變函數(shù)法”。
(4) 對第8章和第9章的內(nèi)容進行了大幅的修改，并對其部分內(nèi)容進行了更新。
(5) 去除了原教材附錄D中的 “考研試題精選”，增加了近三年的考研試題。
本書在采納多位長期從事 “電磁場與電磁波” 課程教學的老師的建議，比較國內(nèi)外近期同類書籍的材料取舍，保持原教材的體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)理并重的方式精編而成。本書注重理論聯(lián)系實際，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力，重點突出，簡潔明了，通俗易懂。
本次修訂中，朱滿座教授修訂了第1、2、4章及附錄，盧智遠教授修訂了第3、6、7章，侯建強副教授修訂了第5、8、9章。
西安電子科技大學牛中奇教授仔細審閱了本書稿，提出了多條修改意見。研究生陳澤宇、李志浩、蔣沅臻等同學
做了部分書稿的錄入和部分插圖的描繪工作, 在此一并表示衷心感謝。
西安電子科技大學出版社的毛紅兵和戚文艷為本書的出版做了大量的工作，也在這里表示誠摯的謝意。
值得說明的是，本書的習題解答也將于2020年年初由西安電子科技大學出版社出版發(fā)行，其中附有2019年碩士研究生入學試題及解答。
由于作者水平有限，書中不足之處在所難免，望使用該書的老師、同學及其他讀者批評指正。
第1章 矢量分析基礎(chǔ) 1
1.1 矢量分析 1
1.1.1 矢性函數(shù) 1
1.1.2 矢性函數(shù)的求導與積分 2
1.2 場論 2
1.2.1 場的基本概念 2
1.2.2 標量場的等值面 3
1.2.3 矢量場的矢量線 4
1.3 標量場的方向?qū)?shù)和梯度 5
1.4 矢量場的通量和散度 7
1.4.1 通量 7
1.4.2 散度 9
1.5 矢量場的環(huán)量和旋度 10
1.5.1 環(huán)量定義 10
1.5.2 環(huán)量面密度 11
1.5.3 旋度 12
1.6 亥姆霍茲定理 14
1.6.1 矢量場的分類 14
1.6.2 亥姆霍茲定理 15
1.7 圓柱坐標系和球坐標系 15
1.7.1 圓柱坐標系 15
1.7.2 球坐標系 17
習題 20
第2章 靜電場 22
2.1 庫侖定律與電場強度 22
2.1.1 庫侖定律 22
2.1.2 電場強度 23
2.2 高斯定理 24
2.2.1 立體角 24
2.2.2 高斯定理 26
2.3 靜電場的旋度與靜電場的電位 28
2.3.1 靜電場的旋度 28
2.3.2 靜電場的電位 29
2.3.3 電位微分方程 30
2.4 電偶極子 33
2.4.1 電偶極子的電位和電場 33
2.4.2 外電場中的電偶極子 35
2.5 電介質(zhì)中的場方程 35
2.5.1 電介質(zhì)的極化 35
2.5.2 極化電介質(zhì)產(chǎn)生的電位 36
2.5.3 電介質(zhì)中的場方程 38
2.5.4 介電常數(shù) 39
2.6 靜電場的邊界條件 40
2.7 導體系統(tǒng)的電容 42
2.7.1 靜電場中的導體 42
2.7.２ 電位系數(shù) 43
2.7.3 電容系數(shù)和部分電容 43
2.8 電場能量與能量密度 47
2.8.1 點電荷系統(tǒng)的靜電能 47
2.8.2 分布電荷系統(tǒng)的靜電能 48
2.8.3 能量密度 49
習題 51
第3章 恒定電場與恒定磁場 53
3.1 恒定電場的基本概念 53
3.1.1 電流強度和電流密度 53
3.1.2 歐姆定律和焦耳定律 55
3.1.3 電流連續(xù)性方程、恒定電場的
散度 57
3.1.4 電動勢、恒定電場的旋度 58
3.2 恒定電場的基本方程和邊界條件 60
3.2.1 基本方程 60
3.2.2 邊界條件 61
3.3 恒定電場與靜電場的比擬 64
3.4 磁場、磁感應強度 67
3.4.1 安培定律 67
3.4.2 磁感應強度、畢奧—薩伐爾
定律 68
3.5 恒定磁場的基本方程 71
3.5.1 磁通連續(xù)性原理 71
3.5.2 安培環(huán)路定律 71
3.5.3 真空中恒定電場的基本方程 72
3.6 矢量磁位 73
3.6.1 矢量磁位的引入 73
3.6.2 矢量磁位的微分方程 74
3.7 磁偶極子 75
3.7.1 磁偶極子的場 76
3.7.2 外場中的磁偶極子 77
3.8 磁介質(zhì)中的場方程 77
3.8.1 磁介質(zhì)的磁化 77
3.8.2 磁介質(zhì)產(chǎn)生的磁場 78
3.8.3 磁場強度 80
3.8.4 磁導率 81
3.8.5 磁介質(zhì)中恒定磁場的基本方程 82
3.9 恒定磁場的邊界條件 84
3.9.1 磁感應強度B的邊界條件 84
3.9.2 磁場強度H的邊界條件 85
3.9.3 H或B在界面兩側(cè)的方向關(guān)系 85
3.10 電感 86
3.10.1 自感 86
3.10.2 互感 86
3.10.3 電感的計算方法 86
3.11 恒定磁場的能量 89
3.11.1 恒定電流系統(tǒng)的磁場能 89
3.11.2 用場量表示的恒定磁場能量 91
習題 93
第4章 靜態(tài)場的解 96
4.1 邊值問題的分類 96
4.2 唯一性定理和電位疊加原理 97
4.2.1 格林公式 97
4.2.2 唯一性定理 98
4.2.3 拉普拉斯方程解的疊加原理 98
4.3 鏡像法 99
4.3.1 平面鏡像法 99
4.3.2 球面鏡像法 100
4.3.3 圓柱面鏡像法 103
4.3.4 介質(zhì)平面鏡像法 105
4.4 分離變量法 106
4.4.1 直角坐標系中的分離變量法 106
4.4.2 圓柱坐標系中的分離變量法 110
4.4.3 球坐標系中的分離變量法 113
4.5 格林函數(shù)法 115
4.5.1 靜電邊值問題的格林函數(shù)法
表示式 115
4.5.2 簡單邊界的格林函數(shù) 118
4.5.3 格林函數(shù)的應用 121
4.6 有限差分法 123
4.6.1 差分原理 123
4.6.2 差分方程的數(shù)值解法 124
習題 126
第5章 時變電磁場 130
5.1 法拉第電磁感應定律 130
5.2 位移電流 132
5.3 麥克斯韋方程組 134
5.3.1 麥克斯韋方程組的微積分
形式 134
5.3.2 麥克斯韋方程的輔助方程
——本構(gòu)關(guān)系 136
5.3.3 洛侖茲力 136
5.4 時變電磁場的邊界條件 137
5.4.1 一般情況 138
5.4.2 兩種特殊情況 140
5.5 時變電磁場的能量與能流 142
5.6 正弦電磁場 144
5.6.1 正弦電磁場的復數(shù)表示法 145
5.6.2 麥克斯韋方程的復數(shù)形式 146
5.6.3 復坡印廷矢量 146
5.6.4 復介電常數(shù)與復磁導率 147
5.6.5 復坡印廷定理 148
5.6.6 時變電磁場的唯一性定理 149
5.7 波動方程 150
5.8 時變電磁場中的位函數(shù) 152
習題 155
第6章 均勻平面電磁波 157
6.1 無耗媒質(zhì)中的平面電磁波 157
6.1.1 無耗媒質(zhì)中波動方程的解 157
6.1.2 均勻平面電磁波的傳播特性 160
6.1.3 向任意方向傳播的均勻
平面電磁波 163
6.2 有耗媒質(zhì)中的平面電磁波 166
6.2.1 有耗媒質(zhì)中的波動方程及
復介電常數(shù) 166
6.2.2 有耗媒質(zhì)中的均勻平面電磁波的
傳播特性 168
6.2.3 良導體中的均勻平面電磁波的
傳播特性 170
6.3 電磁波的極化 172
6.3.1 直線極化 172
6.3.2 圓極化 173
6.3.3 橢圓極化 174
6.4 電磁波的相速和群速 175
6.5 各向異性媒質(zhì)中的平面電磁波 177
6.5.1 等離子體中的平面電磁波 178
6.5.2 鐵氧體中的平面電磁波 182
習題 186
第7章 電磁波的反射和折射 189
7.1 平面電磁波在不同媒質(zhì)界面上的
反射和折射 189
7.1.1 反射定律和折射定律 190
7.1.2 菲涅爾公式 192
7.2 平面電磁波向?qū)щ娒劫|(zhì)界面的
垂直入射 197
7.2.1 媒質(zhì)2為良導體 198
7.2.2 媒質(zhì)2為理想導體 201
7.3 平面電磁波向理想介質(zhì)界面的
垂直入射 205
7.4 平面電磁波向理想導體界面的
斜入射 208
7.4.1 垂直極化波向理想導體界面的
斜入射 209
7.4.2 平行極化波向理想導體界面的
斜入射 210
7.5 平面電磁波向理想介質(zhì)界面的
斜入射 213
7.5.1 全透射現(xiàn)象 214
7.5.2 媒質(zhì)1中的總電磁場 215
7.5.3 全反射 217
習題 221
第8章 導行電磁波 224
8.1 平行導體間的橫電波 224
8.2 矩形波導 227
8.3 TE10波 232
8.4 其他形狀波導 237
8.5 波導的連接、彎扭和激勵 242
習題 244
第9章 天線基本理論 246
9.1 基本輻射元 246
9.2 天線的電參數(shù) 249
9.3 對稱振子 251
9.3.1 對稱振子的輻射場 252
9.3.2 半波對稱振子的方向性 253
9.3.3 對稱振子的輸入阻抗 253
9.4 方向性增強原理 256
9.5 地面對天線性能的影響 259
9.5.1 鏡像法的應用 259
9.5.2 理想導電地平面上的水平
半波振子 260
9.5.3 直立天線·地網(wǎng) 261
習題 263
附錄A 常用矢量公式 265
附錄B δ函數(shù) 268
附錄C 特殊函數(shù) 271
附錄D 近年考研試題 276
參考文獻 280
書單推薦
