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第1章 矢量分析与场论1

1.1 矢量的表示及其代数运算1

1.1.1 矢量的表示及距离矢量1

1.1.2 矢量的代数运算2

1.2 标量场和矢量场4

1.3 标量场的梯度5

1.3.1 梯度的定义5

1.3.2 梯度运算的基本公式7

1.4 矢量场的通量、散度与散度定理7

1.4.1 通量7

1.4.2 散度的定义8

1.4.3 散度运算的基本公式10

1.4.4 散度定理与梯度积分公式10

1.5 矢量场的环量、旋度与斯托克斯定理11

1.5.1 环量11

1.5.2 旋度的定义12

1.5.3 旋度运算的基本公式14

1.5.4 斯托克斯定理与旋度定理14

1.6 标量场、矢量场的重要性质和定理15

1.6.1 两个重要性质15

1.6.2 三个重要定理16

1.7 正交曲线坐标系19

1.7.1 正交曲线坐标系的单位矢量和度量因子19

1.7.2 正交曲线坐标系中场论的表达式24

习题27

第2章 静电场30

2.1 真空中静电场的基本方程30

2.1.1 静电场的源——电荷和电荷密度30

2.1.2 真空中静电场的基本方程31

2.2 电位及其电位方程35

2.2.1 电位35

2.2.2 电位方程38

2.3 电介质中的静电场39

2.3.1 电偶极子的电位和电场强度39

2.3.2 电介质中的静电场41

2.4 静电场中的导体与带电系统中的电容45

2.4.1 静电场中导体的特点45

2.4.2 电容46

2.4.3 部分电容47

2.5 静电场的边界条件49

2.5.1 场矢量E和D的边界条件49

2.5.2 电位φ的边界条件50

2.6 静电场边值问题的解法52

2.6.1 分离变量法53

2.6.2 镜像法59

2.7 静电场的能量、能量密度与电场力69

2.7.1 静电场的能量和能量密度69

2.7.2 用虚位移法求电场力71

习题73

第3章 恒定电场77

3.1 恒定电场的源——恒定电流77

3.1.1 运流电流与电流密度77

3.1.2 传导电流与电流密度78

3.2 电荷守恒定律（电流连续性方程）79

3.3 恒定电场的形成81

3.4 恒定电场的基本方程82

3.5 恒定电场的边界条件83

3.6 损耗功率与焦耳定律84

3.7 静电比拟与接地电阻85

3.7.1 静电比拟85

3.7.2 接地电阻86

习题87

第4章 静磁场90

4.1 真空中静磁场的基本方程90

4.1.1 毕奥-萨伐尔定律与磁通量密度90

4.1.2 磁通量与磁通连续性原理93

4.1.3 安培环路定律与磁场强度94

4.2 静磁场的矢量磁位及其方程96

4.2.1 矢量磁位96

4.2.2 矢量磁位方程97

4.3 磁介质中的静磁场98

4.3.1 磁偶极子的矢量磁位和磁通量密度98

4.3.2 磁介质中的静磁场101

4.4 静磁场的边界条件106

4.4.1 场矢量B和H的边界条件106

4.4.2 矢量磁位A的边界条件107

4.5 标量磁位及其方程109

4.5.1 标量磁位109

4.5.2 标量磁位方程110

4.5.3 镜像法113

4.6 电感114

4.6.1 自感114

4.6.2 互感116

4.7 静磁场的能量、能量密度与磁场力117

4.7.1 静磁场的能量与能量密度117

4.7.2 用虚位移法求磁场力120

4.8 磁路121

习题124

第5章 时变电磁场130

5.1 电磁感应定律与全电流定律130

5.1.1 电磁感应定律130

5.1.2 全电流定律132

5.2 麦克斯韦方程组133

5.2.1 微分形式的麦克斯韦方程组133

5.2.2 时变电磁场的本构关系134

5.2.3 积分形式的麦克斯韦方程组134

5.3 时变电磁场的边界条件135

5.3.1 一般情况135

5.3.2 特殊情况137

5.4 坡印亭定理与坡印亭矢量138

5.4.1 坡印亭定理138

5.4.2 坡印亭矢量139

5.4.3 时变电磁场的唯一性定理140

5.5 波动方程与电磁位函数141

5.5.1 波动方程141

5.5.2 电磁位函数的方程及其解141

5.6 时谐（正弦）电磁场的复数表示146

5.6.1 复数形式的麦克斯韦方程组147

5.6.2 复数形式的边界条件147

5.6.3 复矢量E和H的矢量亥姆霍兹方程148

5.6.4 复坡印亭矢量与复坡印亭定理149

习题151

第6章 平面电磁波155

6.1 理想媒质中的平面波155

6.1.1 平面波的电磁场155

6.1.2 平面波的传播特性参量与传播特性158

6.1.3 平面波的一般解——沿任意方向传播的平面波159

6.2 导电媒质中的平面波163

6.2.1 导电媒质的分类163

6.2.2 平面波在导电媒质中的传播特性165

6.2.3 群速170

6.3 平面波的极化171

6.3.1 线极化172

6.3.2 圆极化172

6.3.3 椭圆极化173

6.4 平面波在两种媒质的平面交界面上的垂直入射174

6.4.1 两种理想媒质平面交界面上的垂直入射174

6.4.2 理想媒质与导体平面交界面上的垂直入射177

6.4.3 多层介质表面的垂直入射181

6.5 平面波在两种媒质平面交界面上的斜入射185

6.5.1 两种理想媒质平面交界面上的斜入射185

6.5.2 理想媒质与导体平面交界面上的斜入射191

6.5.3 全反射与全透射195

习题198

第7章 导行电磁波203

7.1 柱形传输系统中的导波及其特性204

7.1.1 柱形传输系统中导波的电磁场204

7.1.2 导波的分类及其传输特性206

7.2 TEM模传输线的理论基础214

7.2.1 传输线的分布参数及其等效电路215

7.2.2 一般形式传输线的方程及其解217

7.2.3 输入阻抗和反射系数223

7.2.4 均匀无耗传输线端接不同负载时的工作状态225

7.2.5 传输线的传输功率与回波损耗232

7.2.6 传输线的阻抗匹配236

7.3 金属波导与同轴线中的导波243

7.3.1 平行板波导中的导波243

7.3.2 矩形波导中的导波247

7.3.3 圆形波导中的导波259

7.3.4 同轴线中的导波268

7.3.5 金属波导的激励与耦合273

7.4 其他TEM模和准TEM模传输线中的导波274

7.4.1 带状线中的导波275

7.4.2 微带线中的导波277

7.4.3 其他准TEM模和非TEM模传输线中的导波284

习题286

第8章 电磁波的辐射和接收的基础理论292

8.1 电磁波辐射的基本概念与电磁对偶性原理292

8.1.1 辐射的基本概念292

8.1.2 时谐场的滞后位293

8.1.3 电磁对偶性原理294

8.2 基本振子与基本面元的辐射295

8.2.1 基本电振子的辐射295

8.2.2 基本磁振子的辐射300

8.2.3 基本面元（惠更斯元）的辐射304

8.3 天线的基本参数306

8.3.1 天线的方向图及其有关参数306

8.3.2 效率310

8.3.3 增益系数311

8.3.4 有效长度与有效长度矢量312

8.3.5 输入阻抗312

8.3.6 天线的极化313

8.4 对称振子天线314

8.4.1 对称振子的电流分布与远区辐射场314

8.4.2 对称振子的方向图与辐射电阻316

8.4.3 对称振子的有效长度317

8.5 天线阵318

8.5.1 增强天线方向性的基本原理318

8.5.2 二元阵319

8.5.3 导电体对天线的影响324

8.5.4 均匀直线阵326

8.6 平面口径的辐射329

8.7 互易定理与接收天线理论331

8.7.1 互易定理331

8.7.2 接收天线理论332

习题340

附录A 主要矢量分析与场论公式345

附录B 常用正交曲线坐标系中的场论恒等式347

附录C 空间δ函数的定义与性质348

附录D 常用材料的参数和物理常数351

参考文献353