电磁场与电磁波的MATLAB实现

首批国家一流本科课程，湖南省在线精品开放课程、湖南省一流课程（混合式）和湖南大学标杆课程教学团队力作。“十四五”时期国家重点出版物出版专项规划项目，电气精品教材丛书之一——《电磁场与电磁波》配套教辅。与课本知识框架对应，用MATLAB软件生成直观可视图和动态视频，将抽象的电磁场与电磁波直观化，可增强学习兴趣和实践能力，并使学习效率大大提升。本书可供电气工程、电子、自动化、通信等相关专业本科生和研究生使用。

本书利用MATLAB开展电磁场与电磁波技术领域的仿真和数字化研究。全书共分为7章，内容包括：场论的MATLAB直观化、静电场的MATLAB直观化、恒定电场的MATLAB直观化、恒定磁场的MATLAB直观化、电磁波在无界空间的传播、电磁波的反射和折射和波导的MATLAB直观化。读者在学习电磁场与电磁波中遇到生涩、抽象的知识要点时，可以使用本书深化理解，掌握基础知识；并且与MATLAB软件并用，边学习知识，边动手实践，达到事半功倍的效果。书中绝大多数MATLAB代码均来自科研和教学一线，具有实用性；所列举例子均是电磁场基础知识和工程问题，便于读者加强电磁场与电磁波学习和深入理解。书中部分内容，如不同镜像法情形、跨步电压及其危险区判断、同轴磁场、电磁波极化和电磁波的反射和折射等，独具专业特色，可激发读者运用专业知识解决工程问题的能力。本书适合工程技术人员使用，也可作为电气工程、自动化、通信等相关专业本科生的学习参考书，对于大学生科研也有积极的促进作用。本书所提供的MATLAB代码是作者长期教学和科研工作的积累，每章均有二维码提供MATLAB程序，便于使用者根据需要进行自定义修改，加强理解。

前言
第1章场论的MATLAB直观化
1.1MATLAB中help的用法
1.2标量场及其可视化
1.2.1标量的图形绘制及其裁剪
1.2.2标量场的梯度和箭头图绘制
1.3矢量场的可视化
1.3.1矢量的运算
1.3.2矢量的流线（管）绘制和散度
1.3.3矢量的旋度和流线（带）表示
1.3.4高斯散度定理的MATLAB验证
1.3.5斯托克斯定理的MATLAB验证
1.3.6矢量恒等式的MATLAB验证
1.3.7标量场和矢量场的拉普拉斯运算
第2章静电场的MATLAB直观化
2.1函数关系曲线的直观化
2.1.1数值方法
2.1.2符号函数方法
2.2箭头绘制函数
2.2.1使用MATLAB函数arrowPlot绘制箭头
2.2.2反向箭头绘制
2.3点电荷的电场线与电势面分布
2.3.1单个正点电荷的电场分布
2.3.2负点电荷的电场分布
2.3.3电偶极子产生的电场
2.3.4等量同号单位点电荷产生的电场
2.3.5无限长线电荷的电场线与电势面分布
2.3.6电场中的电介质——电介质的极化
2.4镜像法
2.4.1平面镜像
2.4.2球面镜像
2.5静电能量与密度
第3章恒定电场的MATLAB直观化
3.1扇形导电片的场
3.2平板电容器的电流场与能量密度分布
3.3恒定电场与静电场的比拟——静电比拟法
3.4接地器的电流场分布
3.4.1深埋球形接地器的电流分布和场分布
3.4.2浅埋球形接地器的电流分布和场分布
3.4.3浅埋直管接地器的电流分布和场分布
3.4.4半球形接地器的电流场分布和接地电阻
3.5半球形接地器与跨步电压
第4章恒定磁场的MATLAB直观化
4.1用毕奥-萨伐尔定律求电流圆环的磁场分布
4.2无限长带电导线的磁力线分布
4.3无限长载流平行双线(电流反向)的磁力线分布
4.4“8”形载流线圈的磁场分布
4.5有空洞的无限大载流平板的磁场分布
4.6恒定磁场中的镜像法
4.7同轴电缆的磁场分布
4.8偏心电缆的磁场分布
第5章电磁波在无界空间的传播
5.1媒质参数随频率的变化规律
5.2用MATLAB生成动图的方法
5.2.1更新图形对象的属性，同时在屏幕上显示更新
5.2.2采用getframe创建影片帧，和不同函数组合生成动画
5.2.3采用hgtransform+Matrix进行图形变换
5.3电磁波在无界媒质中的传播
5.3.1电磁波在无界媒质中的传播1（通用程序，适用于所有媒质，用plot3语句）
5.3.2电磁波在无界媒质中的传播2（用getframe+imwrite语句）
5.3.3电磁波在无界媒质中的传播3（采用quiver3+drawnow生成gif动图）
5.3.4电磁波在无界媒质中的传播4（采用plot3+drawon）
5.4波的极化动图（通用程序，适用于不同媒质中不同类型的极化波）
第6章电磁波的反射和折射
6.1正入射
6.1.1电磁波在两种介质表面的反射和折射（正入射通用程序1）
6.1.2电磁波在两种介质表面的反射和折射（正入射通用程序2）
6.1.3电磁波在两种介质表面的反射和折射（正入射通用程序3）
6.1.4电磁波在两种介质表面的反射和折射（正入射通用程序4）
6.2斜入射
6.2.1反射定律和透射定律
6.2.2反射系数与透射系数
6.2.3垂直极化波在两种介质表面的斜入射
6.2.4平行极化波在两种介质表面的斜入射
第7章波导的MATLAB直观化
7.1矩形波导
7.1.1TE波
7.1.2TM波
7.2圆柱形波导
7.2.1圆波导中的TE波
7.2.2圆波导中的TM波
7.3同轴波导
7.4矩形谐振腔
7.4.1TMmnp模
7.4.2TEmnp模
参考文献