电磁场与电磁波(第4版微课视频版高等学校电子信息类专业系列教材)

本书面向“三全育人”（ 全员育人、全程育人、全方 位育人）教育目标组织内容 ，以基本电磁现象的普遍规 律为基础，系统论述电磁场 与电磁波的基本概念、基本 原理及基本应用。全书共分 9章：第1章介绍正交坐标系 和矢量分析，为后续章节奠 定数学知识基础；第2章介 绍静电场与恒定电场，详细 论述了基本电场方程、电场 边界条件、电偶极子、介质 极化、电容、电场能量及电 场力等；第3章介绍恒定磁 场，详细论述了基本磁场方 程、磁场边界条件、矢量磁 位、介质磁化、电感、磁场 能量及磁场力等；第4章介 绍静态场的边值问题及其解 法，详细论述了分离变量法 、镜像法、有限差分法及其 应用等；第5章介绍时变电 磁场的性质，详细论述了麦 克斯韦方程组、坡印亭矢量 、交变场的位等；第6章介 绍无界媒质中的均匀平面波 ，详细论述了平面波的性质 、电磁波的极化、平面波在 良介质及良导体中的传播特 性等；第7章介绍电磁波的 反射和折射，详细论述了平 面波在理想导体表面、理想 介质分界面及导电媒质分界 面反射和折射的性质；第8 章介绍导行电磁波，详细论 述了双导体传输线、波导等 导波传输系统和谐振腔的性 质及其基本应用；第9章介 绍电磁辐射，详细论述了电 磁辐射过程、电偶极子、磁 偶极子、电磁场的对偶性、 对称振子天线、天线基本参 数及应用等。 本书可以作为高等院校 电子信息类与电气信息类专 业“电磁场理论基础”相关课 程的教材，也可作为从事电 波传播、电磁兼容、射频与 微波技术的科研和工程技术 人员的参考工具书。

张洪欣，北京邮电大学电子工程学院教授、博士生导师，电子工程学院学术委员会委员，通信与微波工程研究室主任。国家自然科学基金同行评议专家，教育部学位与研究生教育发展中心评议专家，中国电子学会DSP应用专家委员会委员，北京电子电器协会电磁兼容分会委员，中国电子学会电磁兼容分会委员，中华预防医学会自由基预防医学专业委员会委员，北京市科学技术奖励评审专家，江苏省科技计划评审专家，浙江省自然科学基金评议专家，IET高级会员，北京邮电大学大学生创新实践工作突出贡献指导教师。长期从事通信与电磁兼容、信号与信息处理、生物电子等领域的教学和研究工作。开设“电磁场与电磁波”、“物理光学”、“计算电磁学的数值方法”、“通信原理”等多门研究生及本科课程。发表学术论文170余篇。主持国家、省部级等科研项目30余项。申请国家发明专利5项，出版著作3部，编写标准1部。获得优秀论文奖5项、教学成果奖2项、优秀论文指导教师奖5项。

绪论 第l章 矢量分析 1.1 矢量代数 1.1.1 标量和矢量 1.1.2 矢量的加法和减法 1.1.3 矢量的乘法 1.2.1 .种常用的坐标系 1.2.1 正交坐标系 1.2.2 直角坐标系 1.2.3 圆柱坐标系 1.2.4 球坐标系 1.3 标量场的梯度 1.3.1 标量场的等值面 1.3.2 方向导数 1.3.3 梯度 1.4 矢量场的通量与散度 1.4.1 通量 1.4.2 散度 1.4.3 散度定理 1.5 矢量场的环量与旋度 l.5.1 环量 1.5.2 旋度 1.5.3 斯托克斯定理 1.6 无旋场与无散场 1.6.1 无旋场 1.6.2 无散场 1.7 拉普拉斯运算与格林定理 1.7.1 拉普拉斯运算 1.7.2 格林定理 1.8 亥姆霍兹定理 1.9 冲激函数及其性质 习题 第2章 静电场与恒定电场 2.1 库仑定律与电场强度 2.1.1 库仑定律 2.1.2 电场强度及其叠加原理 2.2 电场强度的通量和散度 2.2.1 电场强度的通量 2.2.2 电场强度的散度 2.3 电场强度的环量及旋度 2.3.1 电场强度的环量 2.3.2 电场强度的旋度 2.4 静电场的电位函数 2.4.1 电场强度与电位函数 2.4.2 电位函数的表达式 2.5 电偶极子 2.5.1 电偶极子的电位函数 2.5.2 电偶极子静电场的电场强度 2.5.3 电偶极子静电场的等位面和电场线 2.6 静电场中的导体和介质 2.6.1 静电场中的导体 2.6.2 静电场中的介质 2.6.3 介质中电位移矢量的通量和散度 2.6.4 电位移矢量与电场强度的关系 2.7 泊松方程与拉普拉斯方程 2.8 静电场的边界条件 2.8.1 电位移矢量的法向边界条件 2.8.2 电场强度的切向边界条件 2.8.3 电位函数的边界条件 2.9 导体系统的电容 2.9.1 双导体及孤立导体的电容 2.9.2 多导体的电容系数与部分电容 2.10 静电场的能量与静电力 2.10.1 静电场的能量 2.10.2 静电场的能量密度 2.10.3 静电力 2.11 恒定电场 2.11.1 电流与电流密度矢量 2.11.2 恒定电场的基本性质 2.11.3 恒定电场的边界条件 2.11.4 静电场比拟法与电导 2.11.5 损耗功率与焦耳定律 习题 第3章 恒定磁场 3.1 恒定磁场的基本定律 3.1.1 安培力定律 3.1.2 毕奥-萨伐尔定律 3.2 真空中的恒定磁场方程 3.2.1 恒定磁场的散度及磁通连续性原理 3.2.2 矢量磁位及其方程 3.2.3 恒定磁场的旋度及安培环路定理 3.2.4 标量磁位 3.3 磁偶极子与介质的磁化 3.3.1 磁偶极子及其矢量磁位 3.3.2 介质的磁化 3.3.3 介质中的恒定磁场方程 3.4 恒定磁场的边界条件 3.4.1 磁感应强度的法向边界条件 3.4.2 磁场强度的切向边界条件 3.4.3 恒定磁场位函数的边界条件 3.5 电感 3.5.1 自电感 3.5.2 互电感 3.5.3 电感的计算 3.6 恒定磁场的能量和磁场力 3.6.1 恒定磁场的能量及能量密度 3.6.2 恒定磁场的磁场力 习题 第4章 静态场的边值问题及其解法 4.1 边值问题的类型及唯一性定理 4.1.1 边值问题的分类 4.1.2 静电场解的唯一性定理 4.2 分离变量法 4.2.1 直角坐标系中的分离变量法 4.2.2 圆柱坐标系中的分离变量法 4.2.3 球坐标系中的分离变量法 4.3 镜像法 4.3.1 平面镜像 4.3.2 球面镜像与柱面镜像 4.4 有限差分法 4.4.1 有限差分法基本原理 4.4.2 有限差分法的基本实现方法 习题 第5章 时变电磁场 5.1 麦克斯韦方程组 5.1.1 麦克斯韦第一方程 5.1.2 麦克斯韦第二方程 5.1.3 麦克斯韦第三方程 5.1.4 麦克斯韦第四方程 5.1.5 麦克斯韦方程组的形式 5.1.6 媒质的本构方程 5.2 时变电磁场的边界条件 5.2.1 法向场的边界条件 5.2.2 切向场的边界条件 5.3 时谐电磁场及麦克斯韦方程组的复数形式 5.3.1 时谐电磁场的复数形式 5.3.2 麦克斯韦方程组的复数形式 5.4 时变电磁场的能量及功率 5.4.1 坡印亭定理 5.4.2 复坡印亭矢量及平均坡印亭矢量 5.5 时变电磁场的唯一性定理 5.6 电磁场的位函数及波动方程 习题 第6章 无界媒质中的均匀平面波 6.1 理想介质中的均匀平面波 6.1.1 亥姆霍兹方程与均匀平面波 6.1.2 理想介质中均匀平面波的特性 6.1.3 理想介质中均匀平面波的一般表达式 6.2 电磁波的极化 6.2.1 线极化 6.2.2 圆极化 6.2.3 椭圆极化 6.2.4 极化波的合成与分解 6.2.5 电磁波的极化与天线的极化方式 6.3 导电媒质中的均匀平面波 6.3.1 导电媒质中的波动方程与均匀平面波 6.3.2 导电媒