本書為配合柯亨玉教授等同仁所編著的《電磁場理論基礎(第三版)》而出版的學習指導書,也是國家精品課程在線學習平臺 電磁場與電磁波(中、英文慕課)的學習指導書。本書的章節(jié)順序與教材基本一致,并對每章的重難點進行了歸納和總結。本書對教材的主要課后習題進行了詳細解答,給出較為具體的計算過程,并進一步闡述了其相關物理意義。除了教材的主要習題外,本書還增加了一些補充題。本書可供使用《電磁場理論基礎(第三版)》這本教材的師生教學和學習,也可供選用其他教材的全國高等學校電子和通信類專業(yè)的師生及從事相關電子技術領域工作的技術人員參考。
本書為國家精品課程、國家精品在線開放課程和國家一流本科課程配套教材《電磁場理論基礎(第三版)》的學習指導書,也是國家精品課程在線學習平臺電磁場與電磁波(中、英文慕課)的學習指導書。
電磁場理論在電子與通信技術領域具有非常重要的地位,世界各國高等學校的電子與信息技術類專業(yè)一直將其作為一門必修的基礎課程。電磁場理論具有豐富而深厚的科學內(nèi)涵,電磁波的應用領域也非常廣泛,在電子、通信、衛(wèi)星、導航、定位等高科技領域具有非常重要的地位。本書為國家精品課程、國家精品在線開放課程和國家一流本科課程配套教材《電磁場理論基礎(第三版)》的學習指導書,也是國家精品課程在線學習平臺電磁場與電磁波(中、英文慕課)的學習指導書。本書可供選用其他教材的全國高等學校電子和通信類專業(yè)的師生及從事相關電子技術領域的技術人員參考。本書主要收集了《電磁場理論基礎(第三版)》一書中的主要習題,也增加了一些補充題,題型主要為概念題、計算題和應用題。本書給出詳細的解題思路和具體的計算過程,并闡述了物理意義。本書能有助于學生更好地掌握電磁場相關物理問題的分析方法,進一步加強學生從工程問題中提煉數(shù)學模型、理論聯(lián)系實際的能力。本書分為8章,第1章為矢量分析和場論基礎;第2章為電磁場的基本實驗和基本理論;第3章為靜態(tài)電磁場及其基本問題;第4章為電磁場解析方法;第5章為時變電磁場及其基本問題;第6章為平面電磁波;第7章為電磁波傳播;第8章為電磁波輻射。武漢大學電離層磁層實驗室的老師和研究生參與了本書的討論和編輯,提出了寶貴意見。謹此一并致謝。歡迎讀者給予批評指正。王慧龔子平柯亨玉2022年8月于武漢大學
王慧教授近年來主要利用觀測和模擬手段開展電離層與磁層-熱層的電動力學耦合過程方面的研究工作,榮獲國家自然科學基金優(yōu)秀青年基金和*萬人計劃-青年拔尖人才,美國地球物理學會日地系統(tǒng)科學 BASU 青年科學家獎,*新世紀優(yōu)秀人才,武漢大學珞珈特聘教授,湖北省杰出青年基金。國家精品在線開放課程和國家一流本科課程主持人,武漢大學研究生精品課程主持人,愛課程國際平臺課程主持人。在地球物理學國際*期刊上發(fā)表SCI論文70多篇,主持和參與多項國家自然科學基金面上、重點項目和國家重點基礎研究規(guī)劃973項目資助等課題研究。發(fā)表教改論文多篇。
1矢量分析與場論基礎(1)
1.1正交曲線坐標系(1)
1.2矢量基本運算(2)
1.3梯度、散度和旋度(2)
1.4亥姆霍茲定理(3)
思考與練習題1(3)
2電磁場的基本定律與方程(13)
2.1電荷守恒定律(13)
2.2靜電場和庫侖定律(13)
2.3靜磁場和安培定律(14)
2.4電磁感應定律(14)
2.5介質(zhì)的電磁特性(14)
2.6介質(zhì)中的麥克斯韋方程組(14)
2.7電磁場的邊界條件(15)
思考與練習題2(16)
3靜態(tài)電磁場(31)
3.1靜電場的方程和邊界條件(31)
3.2靜電場的能量和作用力(32)
3.3靜磁場的方程和邊界條件(32)
3.4靜磁場的能量和作用力(32)
思考與練習題3(33)
4電磁場解析方法(43)
4.1唯一性定理(43)
4.2分離變量方法(43)
4.3格林函數(shù)方法(44)
4.4鏡像方法(44)
4.5勢函數(shù)的多極矩展開(44)
思考與練習題4(45)
5時變電磁場(63)
5.1時變電磁場的波動方程(63)
5.2時變電磁場的勢函數(shù)(63)
5.3推遲勢的物理意義(64)
5.4時變電磁場的坡印廷定理(64)
5.5時變電磁場唯一性定理(65)
5.6時變電磁場求解問題(65)
5.7時諧電磁場(65)
5.8電磁波頻譜結構及其主要特點(65)
思考與練習題5(66)
6平面電磁波(77)
6.1無源介質(zhì)空間中的電磁波(77)
6.2平面電磁波的極化(78)
6.3導電介質(zhì)中的平面電磁波(78)
6.4電磁波的速度(78)
6.5介質(zhì)色散與信號失真(79)
6.6電離層的基本特性(79)
6.7電離層中的均勻平面電磁波(80)
思考與練習題6(80)
7電磁波傳播(91)
7.1電磁波的干涉(91)
7.2等效波阻抗(91)
7.3電磁波的反射、透射與菲涅耳公式(92)
7.4良導體界面的反射特性(92)
7.5電磁波的衍射(93)
7.6電離層對電磁波傳播的影響(93)
思考與練習題7(93)
8電磁波輻射(105)
8.1天線外部空間電磁場(105)
8.2天線輻射場的計算(105)
8.3單元天線的輻射場(106)
8.4廣義麥克斯韋方程組(106)
8.5時變電磁場的鏡像原理(107)
8.6雷達工作原理(107)
思考與練習題8(108)
參考文獻(117)