●序前言第1章 緒論 11.1 概述 11.2 電磁場理論的模型、方法和體繫 1 1.2.1 基本模型 1 1.2.2 靜態場的理論體繫 3 1.2.3 時變電磁場的理論體繫 10 1.2.4 理論的學習 12第2章 矢量分析與場論基礎 142.1 標量場和矢量場 142.2 三種正交坐標繫 15 2.2.1 直角坐標繫 15 2.2.2 柱坐標繫 16 2.2.3 球坐標繫 17 2.2.4 位置矢量和距離矢量 182.3 矢量的代數運算 192.4 標量場的梯度 20 2.4.1 標量場的等值面 20 2.4.2 標量場的梯度 202.5 矢量場的散度 23 2.5.1 矢量場的場圖 23 2.5.2 矢量場的通量與散度 24 2.5.3 散度定理 27 2.5.4 拉普拉斯算子及格林公式 282.6 矢量場的旋度 29 2.6.1 矢量場的環量與旋度 29 2.6.2 斯托克斯定理 332.7 亥姆霍茲定理與狄拉克函數 34 2.7.1 亥姆霍茲定理與意義 34 2.7.2 狄拉克函數 352.8 雙向標量 36 2.8.1 電流強度和電流體密度 36 2.8.2 雙向標量的定義和表示 37習題 38第3章 靜電場 393.1 自由空間中的靜電場 39 3.1.1 庫侖定律與疊加原理 39 3.1.2 電荷的分布形式 40 3.1.3 電場強度 43 3.1.4 自由空間中的靜電場基本方程 453.2 電位及其方程 49 3.2.1 電位的引入 49 3.2.2 電位的方程 52 3.2.3 電場的圖形顯示 553.3 物質中的靜電場 58 3.3.1 “自由空間”的物理圖像 58 3.3.2 靜電場中的導體 59 3.3.3 靜電場中的電介質 59 3.3.4 物質中的靜電場基本方程 62 3.3.5 媒質分界面條件 65 3.3.6 基本方程中電荷形式的再討論 713.4 靜電場邊值問題 72 3.4.1 邊值問題 72 3.4.2 解的專享性定理 77 3.4.3 鏡像法 803.5 電容 94 3.5.1 兩導體之間的電容 95 3.5.2 多導體之間的部分電容 963.6 電場能量與電場力 100 3.6.1 電場能量 100 3.6.2 能量密度 101 3.6.3 電場力 102 3.6.4 虛位移法 103習題 106第4章 恆定電場 1114.1 恆定電場的電流和電源 111 4.1.1 電流及電流密度 111 4.1.2 電流密度與電場強度的關繫(歐姆定律的微分形式) 112 4.1.3 傳導電流的熱效應(焦耳定律的微分形式) 113 4.1.4 電源與電動勢 1144.2 恆定電場的基本方程 116 4.2.1 電流連續性方程 116 4.2.2 恆定電場的基本方程 116 4.2.3 媒質分界面上的連續性條件 1174.3 靜電比擬 1204.4 電導與電阻 121 4.4.1 電導與漏電導 121 4.4.2 部分電導 124 4.4.3 接地電阻 124 4.4.4 跨步電壓 127習題 127第5章 恆定磁場 1305.1 恆定磁場的基本方程 130 5.1.1 安培力定律和畢奧—沙伐定律 130 5.1.2 磁通連續性原理和安培環路定理 133 5.1.3 媒質的磁化 135 5.1.4 媒質中的安培環路定理 139 5.1.5 媒質分界面條件 1415.2 矢量磁位 142 5.2.1 矢量磁位的引入 142 5.2.2 矢量磁位用於平行平面場 144 5.2.3 矢量磁位用於軸對稱磁場 146 5.2.4 矢量磁位的邊值問題 1495.3 標量磁位 1525.4 鏡像法 1575.5 電感 159 5.5.1 自感與互感 159 5.5.2 磁鏈 162 5.5.3 內自感與外自感 1635.6 磁場能量和磁場力 164 5.6.1 磁場能量 164 5.6.2 磁場力 168習題 170第6章 靜態場的邊值問題 1756.1 靜態電磁場的數學模型 175 6.1.1 邊值問題 175 6.1.2 靜電場與恆定電場的場域邊界條件 177 6.1.3 恆定磁場的場域邊界條件 1816.2 求解邊值問題的方法 1846.3 分離變量法 186 6.3.1 直角坐標繫中的分離變量法 186 6.3.2 柱坐標繫中的分離變量法 1916.4 有限差分法 197習題 203第7章 時變電磁場基本方程 2057.1 麥克斯韋方程組 205 7.1.1 電磁感應定律和全電流定律 205 7.1.2 時變電磁場方程組 212 7.1.3 時諧電磁場中的復數表示 2167.2 分界面上的邊界條件 219 7.2.1 邊界條件的一般形式 219 7.2.2 理想導體的邊界條件 2207.3 無源空間的電磁場方程 221 7.3.1 波動方程組 221 7.3.2 波動方程組的復數表示 2227.4 位函數表示的電磁場方程 223 7.4.1 動態位 223 7.4.2 動態位方程組及推遲項的意義 226 7.4.3 動態位方程組的復數表示 2297.5 電磁場能量守恆定律 230 7.5.1 坡印廷定律 231 7.5.2 坡印廷定律的復數形式 2357.6 定解條件與專享性定理 238習題 239第8章 低頻電磁場——準靜態場 2418.1 準靜態場方程 241 8.1.1 電準靜態場方程 242 8.1.2 磁準靜態場方程 2438.2 低頻電磁場的近似 245 8.2.1 準靜態近似 245 8.2.2 高階近似 250 8.2.3 準靜態場的數學含義 2538.3 集總參數電路近似 255 8.3.1 器件近件的端口特性 255 8.3.2 基本規律近似——基爾霍夫定律 256 8.3.3 憶阻器——第四個電路器件 2588.4 趨膚效應和交流阻抗 259 8.4.1 趨膚效應 259 8.4.2 交流阻抗 2628.5 三相輸電線的似靜場 265 8.5.1 三相輸電線的等效電荷 265 8.5.2 三相輸電線的電場 266 8.5.3 三相輸電線的磁場 268習題 268第9章 高頻電磁場——電磁波 2719.1 波與媒質電磁特性 271 9.1.1 波與頻率 271 9.1.2 媒質電磁特性 2729.2 電磁波的定向傳播 276 9.2.1 定向傳播的波動方程 276 9.2.2 波形因子的縱向解法 2799.3 無界空間中的均面電磁波 282 9.3.1 均面電磁波 282 9.3.2 均面電磁波的正入射 288 9.3.3 等離子體中的均面電磁波 2909.4 定向波的特性 292 9.4.1 波形 292 9.4.2 波速 296 9.4.3 傳播特性 2999.5 波導與傳輸線 304 9.5.1 矩形波導 305 9.5.2 平板波導 310 9.5.3 同軸傳輸線 314 9.5.4 傳輸線理論基礎 3159.6 輻射 321 9.6.1 電偶極子產生的時變電磁場 322 9.6.2 磁偶極子產生的時變電磁場 324 9.6.3 近場和遠場 324 9.6.4 LC電路與偶極振子 3289.7 電磁輻射干擾與電磁屏蔽 329 9.7.1 電磁干擾 329 9.7.2 輻射耦合 330 9.7.3 電磁屏蔽 331習題 333附錄 335附錄A 主要矢量運算式及微分算子運算式 335附錄B 電磁學的量和單位 337附錄C 習題答案 339參考文獻 348

本書根據電磁場理論的特點、工程電磁場的需求和學科發展的趨勢，針對電氣工程專業學生學習的需要編輯而成。在保持一定繫統性、邏輯性的前提下，章節內容的安排更多地體現了教科書的特點。為了培養學生抽像思維能力，全書強調邏輯分析的訓練，同時也提供大量場分布圖形成形像感覺；為了培養學生實際電磁分析能力，全書注重電磁場模型與方法，將工程應用融入理論講解中。全書共分九章：分別是緒論、矢量分析與場論基礎、靜電場、恆定電場、恆定磁場、靜態場的邊值問題、時變電磁場基本方程、低頻電磁場——準靜態場，高頻電磁場——電磁波。每章後附有習題，書後有部分習題答案。

序    工程教育在我國高等教育中占有重要地位，高素質工程科技人纔是支撐產業轉型升級、實施國家重大發展戰略的重要保障。當前，世界範圍內新一輪科技革命和產業變革加速進行，以新技術、新業態、新產業、新模式為特點的新經濟蓬勃發展，迫切需要培養、造就一大批多樣化、創新型很好工程科技人纔。目前，我國高等工程教育規模世界第一。我國工科本科在校生約占我國本科在校生總數的1/3，近年來我國每年工科本科畢業生約占世界總數的1/3以上。如何保證和提高高等工程教育質量，如何適應國家戰略需求和企業需要，一直受到教育界、工程界和社會各方面的關注。多年以來，我國一直致力於提高高等教育的質量，組織並實施了多項重大工程，包括很好工程師教育培養計劃(以下簡稱很好計劃)、工程教育專業認證和新工科建設等。    很好計劃的主要任務是探索建立高校與行等