電磁場(chǎng)與電磁波應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如無(wú)線輸電、5G(6G)通信、WiFi、電動(dòng)汽車、微波通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗與電子干擾、電磁武器、人工智能芯片等。特別是國(guó)際局勢(shì)風(fēng)云變幻的今天，電磁場(chǎng)和電磁波在國(guó)防安全中的地位越來(lái)越重要。
電磁場(chǎng)與電磁波的學(xué)習(xí)要求數(shù)學(xué)基礎(chǔ)高、物理概念抽象難懂，是公認(rèn)的難學(xué)、難教、難考、難用的知識(shí)。
MATLAB是matrix&laboratory兩個(gè)詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實(shí)驗(yàn)室），軟件主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式。MATLAB是科研工作者必不可少的科研工具，采用MATLAB將電磁場(chǎng)和電磁波直觀化，將抽象概念可視化、繁雜計(jì)算簡(jiǎn)單化、復(fù)雜圖形具體化，在直觀感受中理解場(chǎng)的物理含義，有撥開云霧見青天之感。將看不見、摸不著、聽不見的電磁場(chǎng)和電磁波，用簡(jiǎn)單的線條表示出來(lái)，形象生動(dòng)，在不知不覺中學(xué)會(huì)了場(chǎng)的分析方法，有利于手腦并用，有四兩撥千斤的奇效。
本書知識(shí)結(jié)構(gòu)完整，適合相關(guān)專業(yè)工程人員使用，也可作為高等學(xué)校電氣工程學(xué)科本科生電磁場(chǎng)課程的教學(xué)參考書。
　本書的編寫特點(diǎn)如下：
（1）本書不僅給出了MATLAB直觀化程序和計(jì)算結(jié)果，以便于提高讀者理解力和自學(xué)能力；還引導(dǎo)讀者探究電磁場(chǎng)的本質(zhì)，既知其然，也知其所以然。例如5.2節(jié)總結(jié)了多種MATLAB制作動(dòng)圖的方法，然后再將其應(yīng)用于電磁波的動(dòng)圖制作，有利于讀者舉一反三。
（2）突出對(duì)基礎(chǔ)和概念的運(yùn)用。本書涵蓋了電磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)的MATLAB直觀化過(guò)程，增強(qiáng)了讀者對(duì)電磁場(chǎng)抽象概念和知識(shí)的理解；同時(shí)，為了提高讀者思維發(fā)散能力，強(qiáng)調(diào)了同類知識(shí)的擴(kuò)展，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由淺入深、由特殊規(guī)律到普遍規(guī)律的順序，逐漸引導(dǎo)讀者對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。
（3）注重工程實(shí)用性和實(shí)踐性。本書強(qiáng)調(diào)常見工程問(wèn)題的直觀化，增強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)到工程實(shí)踐的運(yùn)用。突出電磁場(chǎng)工程案例的深化，特別是電氣類工程問(wèn)題和經(jīng)典案例的直觀化，激發(fā)讀者應(yīng)用理論的能力。書中部分內(nèi)容，如不同鏡像法情形、跨步電壓及其危險(xiǎn)區(qū)判斷、同軸/偏心磁場(chǎng)、電磁波極化等內(nèi)容，都是電氣專業(yè)中常見問(wèn)題，比如鏡像法常應(yīng)用于輸電線路電場(chǎng)/電磁環(huán)境分析，跨步電壓分析能夠指導(dǎo)變電站/配電室接地系統(tǒng)以及防護(hù)距離，獨(dú)具專業(yè)特色，能起到強(qiáng)化電類專業(yè)讀者運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決專業(yè)工程問(wèn)題的能力。
（4）通過(guò)專題形式組織內(nèi)容，便于讀者按需閱讀，是對(duì)電磁場(chǎng)教材的補(bǔ)充。對(duì)電磁場(chǎng)與電磁波專業(yè)知識(shí)和核心MATLAB詳細(xì)介紹，便于讀者學(xué)習(xí)。在使用本書的時(shí)候，如果能夠打開MATLAB軟件，邊學(xué)習(xí)知識(shí)，邊動(dòng)手實(shí)踐，可達(dá)到事半功倍的效果。
（5）本書提供了不少通用程序。例如5.3節(jié)中的程序，適用于電磁波在各種不同性質(zhì)媒質(zhì)中的傳播，只需要修改3個(gè)參數(shù)即可，有利于讀者既見樹又見森林。5.4節(jié)中的通用程序，適用于不同媒質(zhì)及不同類型的極化。
（6）本書提供的MATLAB程序具有高度開放性和二次開發(fā)能力，通過(guò)思維擴(kuò)展，引導(dǎo)讀者在研究電磁場(chǎng)應(yīng)用和電磁科學(xué)領(lǐng)域研究中采用新的實(shí)現(xiàn)方法，比如電氣工程中絕緣梯度材料、超導(dǎo)電纜、隱身衣等技術(shù)，培養(yǎng)讀者的創(chuàng)新思想。
本書由譚陽(yáng)紅、高兵、帥智康編寫，第2~3章和第5~6章由譚陽(yáng)紅執(zhí)筆，第4、7章由高兵執(zhí)筆，第1章由帥智康執(zhí)筆，全書由譚陽(yáng)紅統(tǒng)稿。
本書中所涉及的MATLAB代碼，均已在MATLAB 2019b上運(yùn)行通過(guò)；部分通用代碼以二維碼形式附于書中，便于讀者甄選重點(diǎn)。對(duì)于不同版本，可能存在不通用的情況，讀者可以進(jìn)行相應(yīng)替換后運(yùn)行。
書中難免存在不足之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編者
2023年4月于湖南大學(xué)