電磁場與電磁波及其應用（簡體書）

《高等學校電子信息類專業"十二五"規劃教材:電磁場與電磁波及其應用》是高等學校電子信息類專業“十二五”規劃教材。《高等學校電子信息類專業"十二五"規劃教材:電磁場與電磁波及其應用》適合作為高等學校工科無線電技術電子類專業的本科教材或教學參考書，也可供從事微波技術和天線工作的工程技術人員使用。

第一章 矢量分析
1.1 標量與矢量
1.2 矢量代數
1.2.1 矢量的加法與減法
1.2.2 矢量的乘法
1.3 三種常用的正交坐標系
1.3.1 直角坐標系
1.3.2 圓柱坐標系
1.3.3 球坐標系
1.4 標量場的方向導數與梯度
1.4.1 標量場與矢量場
1.4.2 標量場的等值面
1.4.3 方向導數與梯度
1.4.4 哈密頓算子
1.5 矢量場的通量與散度
1.5.1 通量
1.5.2 散度
1.5.3 散度定理
1.6 矢量場的環量與旋度
1.6.1 環量
1.6.2 旋度
1.6.3 斯托克斯定理
1.7 無散場與無旋場
1.7.1 無散場
1.7.2 無旋場
1.8 拉普拉斯運算
1.9 格林定理和亥姆霍茲定理
1.9.1 格林定理
1.9.2 亥姆霍茲定理
小結
思考題
習題
第二章 電磁場的基本定律
2.1 電荷及電荷守恒定律
2.1.1 電荷及電荷密度
2.1.2 電流及電流連續性方程
2.2 靜電場的基本規律
2.2.1 庫侖定律與電場強度
2.2.2 靜電場的散度與旋度
2.2.3 介質的極化與電位移矢量
2.3 恒定磁場的基本規律
2.3.1 安培力定律與磁感應強度
2.3.2 恒定磁場的散度與旋度
2.3.3 磁介質的磁化與磁場強度
2.4 電磁感應定律與位移電流
2.4.1 電磁感應定律
2.4.2 位移電流
2.5 麥克斯韋方程組
2.5.1 麥克斯韋方程組的積分形式
2.5.2 麥克斯韋方程組的微分形式
2.5.3 媒質的本構關系
2.6 電磁場的邊界條件
2.7 電磁場基本定律的應用
小結
思考題
習題
第三章 麥克斯韋方程組的幾種特殊解
3.1 靜電場的邊值問題解
3.1.1 基本方程和邊界條件
3.1.2 電位與電容
3.1.3 靜電場的能量與靜電力
3.2 恒定電場的邊值問題解
3.2.1 基本方程和邊界條件
3.2.2 恒定電場與靜電場的比擬
3.3 恒定磁場的邊值問題解
3.3.1 基本方程和邊界條件
3.3.2 磁位與電感
3.3.3 恒定磁場的能量與磁場力
3.4 分離變量法
3.4.1 直角坐標系中的分離變量法
3.4.2 圓柱坐標系中的分離變量法
3.4.3 球坐標系中的分離變量法
3.5 鏡像法
3.5.1 接地導體平面的鏡像
3.5.2 導體球面的鏡像
3.5.3 導體圓柱面的鏡像
3.5.4 介質平面的鏡像
3.6 唯一性定理
3.7 工程應用
小結
思考題
習題
第四章 時變電磁場
4.1 波動方程
4.2 時變場的位函數
4.2.1 矢量磁位和標量電位
4.2.2 達朗貝爾方程
4.3 時變電磁場的能量與能流
4.3.1 能量密度
4.3.2 能流密度
4.4 時諧電磁場
4.4.1 復數表示
4.4.2 復電容率和復磁導率
4.4.3 平均能量密度和平均能流密度矢量
4.5 左手媒質
4.6 時變電磁場的應用
小結
思考題
習題
第五章 平面波
5.1 波動方程的解
5.2 理想介質中的均勻平面波
5.3 導電媒質中的平面波
5.4 平面波的極化特性
5.4.1 直線極化
5.4.2 圓極化
5.4.3 橢圓極化
5.5 各向異性媒質鐵氧體中的電磁波
5.6 平面邊界上平面波的垂直入射
5.7 多層邊界上平面波的垂直入射
5.7.1 多層介質中的場量關系與等效波阻抗
5.7.2 四分之一波長匹配層
5.7.3 二分之一波長介質窗
5.8 任意方向傳播的平面波
5.9 理想介質邊界上平面波的斜入射
5.9.1 反射定律與折射定律
5.9.2 全反射與全透射
5.10 理想導體表面上平面波的斜入射
5.11 平面電磁波的應用
小結
思考題
習題
第六章 電磁輻射
6.1 電流元輻射
6.1.1 電流元的近區場
6.1.2 電流元的遠區場
6.1.3 電流元的方向性
6.2 對稱振子天線
6.2.1 對稱振子的電流分布
6.2.2 對稱振子的輻射場
6.2.3 對稱振子的輻射參數
6.3 天線陣輻射
6.3.1 二元陣
6.3.2 方向圖乘積定理
6.4 對偶原理與電流環（磁流元）輻射
6.4.1 對偶原理
6.4.2 磁流元的輻射場
6.5 惠更斯原理
6.6 電磁輻射的應用
小結
思考題
習題
附錄一 重要的矢量公式
附錄二 常用的數學公式
附錄三 量和單位
部分習題參考答案
參考文獻

1.電磁感應現象及其應用
1831年8月，法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環上，線圈A接直流電源，線圈8接電流表，他發現，當線圈A的電路接通或斷開的瞬間，線圈B中會產生瞬時電流。法拉第還發現，鐵環并不是必需的。拿走鐵環，再做這個實驗，上述現象仍然發生，只是線圈B中的電流弱些。為了透徹研究電磁感應現象，法拉第做了許多實驗。1831年11月24日，法拉第在向皇家學會提交的一個報告中把這種現象定名為“電磁感應現象”，并概括了可以產生感應電流的五種類型：變化著的電流、變化著的磁場、運動的穩恒電流、運動的磁鐵及在磁場中運動的導體。法拉第之所以能夠取得這一卓越成就，是同他關于各種自然力的統一和轉化的思想密切相關的。正是這種對于自然界各種現象普遍聯系的堅強信念，激勵著法拉第始終不渝地為從實驗上證實磁向電的轉化而探索不已。
電磁感應現象是電磁學的重大發現之一，這一重大發現進一步揭示了電和磁的密切聯系，為后來麥克斯韋建立完整的電磁理論奠定了基礎。根據這一發現后來發明了發電機、變壓器等電氣設備，使電能在生產和生活中得到廣泛應用，開辟了電氣化時代。
1）電感器和變壓器
電感器（電感線圈）和變壓器均是用絕緣導線（例如漆包線、紗包線等）繞制而成的電磁感應元件，也是電子電路中常用的元器件之一。
（1）自感。當線圈中有電流通過時，線圈的周圍就會產生磁場。當線圈中的電流發生變化時，其周圍的磁場也產生相應的變化，此變化的磁場可使線圈自身產生感應電動勢（電動勢用以表示有源元件理想電源的端電壓），這就是自感。
（2）互感。兩個電感線圈相互靠近時，一個電感線圈的磁場變化將影響另一個電感線圈，這種影響就是互感。互感的大小取決于電感線圈的自感與兩個電感線圈耦合的程度。電感器的主要作用是對交流信號進行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路。變壓器是利用電感器的電磁感應原理制成的部件。
變壓器是利用其一次（初級）、二次（次級）繞組之間圈數（匝數）比的不同來改變電壓比或電流比，實現電能或信號的傳輸與分配。它主要有降低與提升交流電壓、信號耦合、變換阻抗、隔離等作用。