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本書在闡述電磁場基本原理的基礎上，增加了很多相關的工程應用實例，如地面雷達如何和空中雷達進行配合；飛機如何隱形和反隱形等。該教材為新形態教材，在紙質版教材基礎上，配備了習題答案與詳細解答。在重要的知識點處增加了視頻、工程應用實例、教學設計案例等數字資源，使教材內容更加立體和豐富。本書還結合每章的內容編寫了大量來自工業生產、實用技術等方面應用實例。與本書配套的後續圖書還有《電磁場與電磁波的Matlab仿真》和《電磁場與電磁波的Maxwell仿真》，可以幫助讀者更深入理解電磁場的有關內容。
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國家級一流本科課程教材，33個微課、習題詳解、PPT、教案等
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目 錄
前言
預備知識:矢量分析
１ ０?? １ 正交坐標系 １
０?? １?? １ 直角坐標系 １
０?? １?? ２ 柱坐標系 １
０?? １?? ３ 球坐標系 ２
０?? ２ 標量場和矢量場 ２
０?? ２?? １ 標量和矢量 ２
０?? ２?? ２ 標量和矢量的表示 ２
０?? ３ 矢量運算 ３
０?? ３?? １ 矢量的加減法 ３
０?? ３?? ２ 矢量與標量的乘積(矢量的數乘) ４
０?? ３?? ３ 矢量與矢量的乘積 ４
０?? ３?? ４ 場圖 ５
０?? ４ 方向導數和梯度 ６
０?? ４?? １ 標量場的方向導數 ６
０?? ４?? ２ 梯度 ６
０?? ５ 矢量場的通量和散度 ８
０?? ５?? １ 面元矢量 ８
０?? ５?? ２ 通量 ８
０?? ５?? ３ 散度 ９
０?? ５?? ４ 散度定理(高斯公式) １０
０?? ６ 矢量的環量與旋度 １１
０?? ６?? １ 有向線元 １１
０?? ６?? ２ 矢量的環量 １１
０?? ６?? ３ 矢量的旋度 １１
０?? ６?? ４ 斯托克斯定理 １２
０?? ６?? ５ 從環量到旋度 １３
０?? ６?? ６ 散度和旋度的比較 １４
０?? ６?? ７ 哈密頓算子 １４
０?? ６?? ８ 矢徑 Ｒ １５
０?? ７ 兩個重要的恒等式 １５
０?? ８ 亥姆霍茲定理 １６
０?? ８?? １ 亥姆霍茲定理的內容 １６
０?? ８?? ２ 矢量場的四種類型 １６
０?? ９ 習題與答案 １８
０?? ９?? １ 習題 １８
０?? ９?? ２ 答案 １８
第 １ 章 靜電場 ２０
１?? １ 自由空間的靜電場 ２０
１?? １?? １ 靜電場的源 ２０
１?? １?? ２ 電場強度 ２２
１?? １?? ３ 電位 ２４
１?? １?? ４ 真空中靜電場的基本性質 ２７
１?? ２ 靜電場中的導體和電介質 ２８
１?? ２?? １ 靜電場中的導體 ２８
１?? ２?? ２ 靜電場中的電介質 ２９
１?? ３ 電介質中的高斯定理 ３１
１?? ４ 靜電場的基本方程及分界面的銜接條件 ３３
１?? ４?? １ 靜電場的基本方程 ３３
１?? ４?? ２ 靜電場的分界面的銜接條件 ３３
１?? ４?? ３ 特殊的靜電場分界面 ３４
１?? ５ 靜電場的邊值問題及求解 ３５
１?? ５?? １ 靜電場的邊值問題 ３５
１?? ５?? ２ 靜電場邊值問題的求解 ３６
１?? ５?? ３ 分離變量法 ３７
１?? ６ 靜電場的等效求解方法:鏡像法 ４０
１?? ６?? １ 導體平面鏡像 ４０
１?? ６?? ２ 介質平面鏡像 ４４
１?? ６?? ３ 導體球面鏡像 ４５
１?? ６?? ４ 導體柱面鏡像 ５０
１?? ６?? ５ 工程應用舉例 ５１
１?? ７ 靜電場工程應用:電容及部分電容 ５４
１?? ７?? １ 電容 ５４
１?? ７?? ２ 部分電容 ５６
１?? ８ 靜電能量與力 ５８
Ⅵ １?? ８?? １ 靜電能量 ５８
１?? ８?? ２ 靜電力 ６０
１?? ９ 習題與答案 ６１
１?? ９?? １ 習題 ６１
１?? ９?? ２ 答案 ６３
第 ２ 章 恒定電場 ６５
２?? １ 電流和電流密度 ６５
２?? １?? １ 電流和電流密度 ６５
２?? １?? ２ 電流密度的工程應用舉例:魚塘死魚之謎 ６７
２?? ２ 電流連續性原理 ６８
２?? ３ 歐姆定律的微分形式 ６８
２?? ４ 焦耳定律的微分形式 ６９
２?? ５ 電源和局外場強 ７０
２?? ６ 恒定電場的基本方程和分界面的銜接條件 ７１
２?? ６?? １ 恒定電場的基本方程 ７１
２?? ６?? ２ 分界面的銜接條件 ７２
２?? ６?? ３ 特殊分界面的銜接條件 ７２
２?? ６?? ４ 恒定電場的邊值問題 ７４
２?? ７ 恒定電場與靜電場的比擬 ７４
２?? ７?? １ 靜電比擬法 ７４
２?? ７?? ２ 靜電比擬舉例:鏡像法 ７５
２?? ７?? ３ 電力系統的靜電模擬法 ７６
２?? ８ 絕緣電阻 ７６
２?? ９ 接地電阻 ７９
２?? ９?? １ 接地電阻 ７９
２?? ９?? ２ 跨步電壓 ８１
２?? １０ 習題與答案 ８２
２?? １０?? １ 習題 ８２
２?? １０?? ２ 答案 ８４
第 ３ 章 恒定磁場 ８６
３?? １ 磁感應強度 ８６
３?? １?? １ 安培力定律 ８６
３?? １?? ２ 畢奧￣ 薩伐爾定律 ８７
３?? １?? ３ 磁感應強度的通量和散度 ８８
３?? ２ 磁場中的物質 ８８
Ⅶ ３?? ２?? １ 磁偶極子和磁偶極矩 ８８
３?? ２?? ２ 物質的磁化 ８９
３?? ３ 安培環路定理 ９１
３?? ３?? １ 真空中的安培環路定理 ９１
３?? ３?? ２ 一般形式的安培環路定理 ９１
３?? ４ 恒定磁場基本方程及分界面的銜接條件 ９４
３?? ４?? １ 恒定磁場的基本方程 ９４
３?? ４?? ２ 恒定磁場分界面的銜接條件 ９５
３?? ４?? ３ 特殊的恒定磁場分界面 ９６
３?? ５ 恒定磁場中的位函數 ９６
３?? ５?? １ 矢量磁位及其邊值問題 ９６
３?? ５?? ２ 標量磁位及其邊值問題 １００
３?? ６ 恒定磁場中的鏡像法 １０１
３?? ７ 恒定磁場的工程應用:電感 １０３
３?? ７?? １ 自感和互感的概念 １０３
３?? ７?? ２ 自感和互感的計算 １０４
３?? ８ 恒定磁場的能量與力 １０６
３?? ８?? １ 恒定磁場的能量 １０６
３?? ８?? ２ 磁場力 １０８
３?? ８?? ３ 霍爾效應 １０９
３?? ９ 磁路 １１２
３?? １０ 習題與答案 １１４
３?? １０?? １ 習題
前言
預備知識:矢量分析
１ ０?? １ 正交坐標系 １
０?? １?? １ 直角坐標系 １
０?? １?? ２ 柱坐標系 １
０?? １?? ３ 球坐標系 ２
０?? ２ 標量場和矢量場 ２
０?? ２?? １ 標量和矢量 ２
０?? ２?? ２ 標量和矢量的表示 ２
０?? ３ 矢量運算 ３
０?? ３?? １ 矢量的加減法 ３
０?? ３?? ２ 矢量與標量的乘積(矢量的數乘) ４
０?? ３?? ３ 矢量與矢量的乘積 ４
０?? ３?? ４ 場圖 ５
０?? ４ 方向導數和梯度 ６
０?? ４?? １ 標量場的方向導數 ６
０?? ４?? ２ 梯度 ６
０?? ５ 矢量場的通量和散度 ８
０?? ５?? １ 面元矢量 ８
０?? ５?? ２ 通量 ８
０?? ５?? ３ 散度 ９
０?? ５?? ４ 散度定理(高斯公式) １０
０?? ６ 矢量的環量與旋度 １１
０?? ６?? １ 有向線元 １１
０?? ６?? ２ 矢量的環量 １１
０?? ６?? ３ 矢量的旋度 １１
０?? ６?? ４ 斯托克斯定理 １２
０?? ６?? ５ 從環量到旋度 １３
０?? ６?? ６ 散度和旋度的比較 １４
０?? ６?? ７ 哈密頓算子 １４
０?? ６?? ８ 矢徑 Ｒ １５
０?? ７ 兩個重要的恒等式 １５
０?? ８ 亥姆霍茲定理 １６
０?? ８?? １ 亥姆霍茲定理的內容 １６
０?? ８?? ２ 矢量場的四種類型 １６
０?? ９ 習題與答案 １８
０?? ９?? １ 習題 １８
０?? ９?? ２ 答案 １８
第 １ 章 靜電場 ２０
１?? １ 自由空間的靜電場 ２０
１?? １?? １ 靜電場的源 ２０
１?? １?? ２ 電場強度 ２２
１?? １?? ３ 電位 ２４
１?? １?? ４ 真空中靜電場的基本性質 ２７
１?? ２ 靜電場中的導體和電介質 ２８
１?? ２?? １ 靜電場中的導體 ２８
１?? ２?? ２ 靜電場中的電介質 ２９
１?? ３ 電介質中的高斯定理 ３１
１?? ４ 靜電場的基本方程及分界面的銜接條件 ３３
１?? ４?? １ 靜電場的基本方程 ３３
１?? ４?? ２ 靜電場的分界面的銜接條件 ３３
１?? ４?? ３ 特殊的靜電場分界面 ３４
１?? ５ 靜電場的邊值問題及求解 ３５
１?? ５?? １ 靜電場的邊值問題 ３５
１?? ５?? ２ 靜電場邊值問題的求解 ３６
１?? ５?? ３ 分離變量法 ３７
１?? ６ 靜電場的等效求解方法:鏡像法 ４０
１?? ６?? １ 導體平面鏡像 ４０
１?? ６?? ２ 介質平面鏡像 ４４
１?? ６?? ３ 導體球面鏡像 ４５
１?? ６?? ４ 導體柱面鏡像 ５０
１?? ６?? ５ 工程應用舉例 ５１
１?? ７ 靜電場工程應用:電容及部分電容 ５４
１?? ７?? １ 電容 ５４
１?? ７?? ２ 部分電容 ５６
１?? ８ 靜電能量與力 ５８
Ⅵ １?? ８?? １ 靜電能量 ５８
１?? ８?? ２ 靜電力 ６０
１?? ９ 習題與答案 ６１
１?? ９?? １ 習題 ６１
１?? ９?? ２ 答案 ６３
第 ２ 章 恒定電場 ６５
２?? １ 電流和電流密度 ６５
２?? １?? １ 電流和電流密度 ６５
２?? １?? ２ 電流密度的工程應用舉例:魚塘死魚之謎 ６７
２?? ２ 電流連續性原理 ６８
２?? ３ 歐姆定律的微分形式 ６８
２?? ４ 焦耳定律的微分形式 ６９
２?? ５ 電源和局外場強 ７０
２?? ６ 恒定電場的基本方程和分界面的銜接條件 ７１
２?? ６?? １ 恒定電場的基本方程 ７１
２?? ６?? ２ 分界面的銜接條件 ７２
２?? ６?? ３ 特殊分界面的銜接條件 ７２
２?? ６?? ４ 恒定電場的邊值問題 ７４
２?? ７ 恒定電場與靜電場的比擬 ７４
２?? ７?? １ 靜電比擬法 ７４
２?? ７?? ２ 靜電比擬舉例:鏡像法 ７５
２?? ７?? ３ 電力系統的靜電模擬法 ７６
２?? ８ 絕緣電阻 ７６
２?? ９ 接地電阻 ７９
２?? ９?? １ 接地電阻 ７９
２?? ９?? ２ 跨步電壓 ８１
２?? １０ 習題與答案 ８２
２?? １０?? １ 習題 ８２
２?? １０?? ２ 答案 ８４
第 ３ 章 恒定磁場 ８６
３?? １ 磁感應強度 ８６
３?? １?? １ 安培力定律 ８６
３?? １?? ２ 畢奧￣ 薩伐爾定律 ８７
３?? １?? ３ 磁感應強度的通量和散度 ８８
３?? ２ 磁場中的物質 ８８
Ⅶ ３?? ２?? １ 磁偶極子和磁偶極矩 ８８
３?? ２?? ２ 物質的磁化 ８９
３?? ３ 安培環路定理 ９１
３?? ３?? １ 真空中的安培環路定理 ９１
３?? ３?? ２ 一般形式的安培環路定理 ９１
３?? ４ 恒定磁場基本方程及分界面的銜接條件 ９４
３?? ４?? １ 恒定磁場的基本方程 ９４
３?? ４?? ２ 恒定磁場分界面的銜接條件 ９５
３?? ４?? ３ 特殊的恒定磁場分界面 ９６
３?? ５ 恒定磁場中的位函數 ９６
３?? ５?? １ 矢量磁位及其邊值問題 ９６
３?? ５?? ２ 標量磁位及其邊值問題 １００
３?? ６ 恒定磁場中的鏡像法 １０１
３?? ７ 恒定磁場的工程應用:電感 １０３
３?? ７?? １ 自感和互感的概念 １０３
３?? ７?? ２ 自感和互感的計算 １０４
３?? ８ 恒定磁場的能量與力 １０６
３?? ８?? １ 恒定磁場的能量 １０６
３?? ８?? ２ 磁場力 １０８
３?? ８?? ３ 霍爾效應 １０９
３?? ９ 磁路 １１２
３?? １０ 習題與答案 １１４
３?? １０?? １ 習題
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