電磁場與電磁波(第2版)（簡體書）

電磁場與電磁波（第2版）》是一本世界知名高校廣泛採用的國際經典教材．從電磁模型的介紹入手，全面、系統、詳細地闡述了電磁場與電磁波的基本理論，包括靜電場、靜磁場、穩恒吧流場、邊值問題、時變電磁場與麥克斯韋方程組、平面電磁波及其傳播、傳輸線、阻抗圓圖、微帶線、波導與諧振腔、天線與電磁輻射、電磁屏蔽等內容；並給出了豐富的設計實例。書中同時配備了大量例題及習題以便讀者快速領會各章精華；書後附有習題解答及中英文對照術語表，方便查閱。全書內容豐富、邏輯性強、深入淺出，公式書寫規範。本書內容可靈活取捨，適宜作為理工科本科生及研究生“電磁場與電磁波”等課程的教材。

《信息技術和電氣工程學科國際知名教材中譯本系列:電磁場與電磁波(第2版)》內容豐富、邏輯性強、深入淺出，公式書寫規范。《信息技術和電氣工程學科國際知名教材中譯本系列:電磁場與電磁波(第2版)》內容可靈活取舍，適宜作為理工科本科生及研究生“電磁場與電磁渡”等課程的教材。

第1章 電磁模型
1.1 引言
1.2 電磁模型簡介
1.3 國際單位制單位與普適常數
複習題

第2章 矢量分析
2.1 引言
2.2 矢量的加法和減法
2.3 矢量的乘積
2.3.1 標量積或點積
2.3.2 矢量積或叉積
2.3.3 三個矢量的乘積
2.4 正交坐標系
2.4.1 直角坐標系
2.4.2 圓柱坐標系
2.4.3 球坐標系
2.5 矢量函數的積分
2.6 標量場的梯度
2.7 矢量場的散度
2.8 散度定理
2.9 矢量場的旋度
2.10 斯托克斯定理
2.11 兩個零恒等式
2.11.1 恒等式ⅰ
2.11.2 恒等式ⅱ
2.12 亥姆霍茲定理
複習題
習題

第3章 靜電場
3.1 引言
3.2 真空中靜電學的基本公理
3.3 庫侖定律
3.3.1 離散電荷系統的電場
3.3.2 連續分佈電荷的電場
3.4 高斯定理及其應用
3.5 電位
3.6 靜電場中的導體
3.7 靜電場中的電介質
3.8 電通密度和介電常數
3.9 靜電場的邊界條件
3.10 電容和電容器
3.10.1 電容器的串聯和並聯
3.10.2 多導體系統的電容
3.10.3 靜電屏蔽
3.11 靜電能量和靜電力
3.11.1 場量表示的靜電場能量
3.11.2 靜電力
複習題
習題

第4章 靜電問題的解
4.1 引言
4.2 泊松方程和拉普拉斯方程
4.3 靜電問題解的唯一性
4.4 鏡像法
4.4.1 點電荷和導體平面
4.4.2 線電荷和平行導體圓柱
4.4.3 點電荷和導體球
4.4.4 帶電球和接地平面
4.5 直角坐標中的邊值問題
4.6 圓柱坐標中的邊值問題
4.7 球坐標中的邊值問題
複習題
習題

第5章 穩恒電流
5.1 引言
5.2 電流密度和歐姆定律
5.3 電動勢和基爾霍夫電壓定律
5.4 連續性方程和基爾霍夫電流定律
5.5 功耗和焦耳定律
5.6 電流密度的邊界條件
5.7 電阻的計算
複習題
習題

第6章 靜磁場
6.1 引言
6.2 真空中靜磁學的基本公理
6.3 矢量磁位
6.4 畢奧-薩伐定律及應用
6.5 磁偶極子
6.6 磁化強度和等效電流密度
6.7 磁場強度和相對磁導率
6.8 磁路
6.9 磁性材料的性質
6.10 靜磁場的邊界條件
6.11 電感和電感器
6.12 磁能
6.13 磁場力和磁轉矩
6.13.1 霍爾效應
6.13.2 載流導體上的磁場力和磁轉矩
6.13.3 用存儲的磁能表示磁場力和磁轉矩
6.13.4 用互感表示磁場力和磁轉矩
複習題
習題

第7章 時變電磁場和麥克斯韋方程
7.1 引言
7.2 法拉第電磁感應定律
7.2.1 時變磁場中的靜止回路
7.2.2 變壓器
7.2.3 靜磁場中的運動導體
7.2.4 時變磁場中的運動回路
7.3 麥克斯韋方程
7.4 位函數
7.5 電磁邊界條件
7.5.1 兩種無損耗線性媒質之間的分界面
7.5.2 電介質和理想導體之間的分界面
7.6 波動方程及其解
7.6.1 位函數的波動方程的解
7.6.2 無源波動方程
7.7 時諧場
7.7.1 相量的應用
7.7.2 時諧電磁學
7.7.3 簡單媒質中的無源場
7.7.4 電磁波譜
複習題
習題

第8章 平面電磁波
8.1 引言
8.2 無損耗媒質中的平面波
8.2.1 多普勒效應
8.2.2 橫電磁波
8.2.3 平面波的極化
8.3 損耗媒質中的平面波
8.3.1 低損耗電介質
8.3.2 良導體
8.3.3 電離氣體
8.4 群速
8.5 電磁能流和坡印廷矢量
8.6 導體平面邊界的垂直入射
8.7 導體平面邊界的斜入射
8.7.1 垂直極化
8.7.2 平行極化
8.8 電介質平面邊界上的垂直入射
8.9 多層電介質分界面上的垂直入射
8.9.1 總場的波阻抗
8.9.2 用多層電介質作阻抗變換
8.10 電介質平面邊界上的斜入射
8.10.1 全反射
8.10.2 垂直極化
8.10.3 平行極化
複習題
習題

第9章 傳輸線理論及應用
9.1 引言
9.2 沿平行板傳輸線的橫電磁波
9.2.1 有損平行板傳輸線
9.2.2 微帶線
9.3 一般的傳輸線方程
9.3.1 無限長傳輸線上波的特性
9.3.2 傳輸線參數
9.3.3 功率關係導出的衰減常數
9.4 有限長傳輸線上波的特性
9.4.1 傳輸線用作電路元件
9.4.2 電阻性終端的傳輸線
9.4.3 任意終端的傳輸線
9.4.4 傳輸線電路
9.5 傳輸線的瞬態
9.5.1 反射圖
9.5.2 脈衝激勵
9.5.3 初始充電傳輸線
9.5.4 電抗負載傳輸線
9.6 史密斯圓圖
9.7 傳輸線阻抗匹配
9.7.1 四分之一波長變換器作阻抗匹配
9.7.2 單短截線匹配
9.7.3 雙短截線匹配
複習題
習題

第10章 波導和諧振腔
10.1 引言
10.2 波沿均勻波導的一般傳輸特性
10.2.1 橫電磁波
10.2.2 橫磁波
10.2.3 橫電波
10.3 平行板波導
10.3.1 平行板間的tm波
10.3.2 平行板間的te波
10.3.3 能量傳輸速度
10.3.4 平行板波導中的衰減
10.4 矩形波導
10.4.1 矩形波導中的tm波
10.4.2 矩形波導中的te波
10.4.3 矩形波導中的衰減
10.4.4 矩形波導中的不連續性
10.5 圓波導
10.5.1 貝塞爾微分方程和貝塞爾函數
10.5.2 圓波導中的tm波
10.5.3 圓波導中的te波
10.6 介質波導
10.6.1 沿介質板傳播的tm波
10.6.2 沿介質板傳播的te波
10.6.3 關於介質波導的補充信息
10.7 諧振腔
10.7.1 矩形諧振腔
10.7.2 諧振腔的品質因數
10.7.3 圓形諧振腔
複習題

第11章 天線和輻射系統
11.1 引言
11.2 基本偶極子的輻射場
11.2.1 基本電偶極子
11.2.2 基本磁偶極子
11.3 天線方向圖和天線參數
11.4 細直線天線
11.4.1 半波偶極子
11.4.2 有效天線長度
11.5 天線陣
11.5.1 二元陣
11.5.2 一般的均勻直線陣
11.6 接收天線
11.6.1 內部阻抗和方向圖
11.6.2 有效面積
11.6.3 反向散射橫截面
11.7 發送-接收系統
11.7.1 佛利斯傳輸定理和雷達方程
11.7.2 近地面的波傳播
11.8 一些其他類型的天線
11.8.1 行波天線
11.8.2 螺旋天線
11.8.3 八木天線
11.8.4 寬帶天線
11.9 孔徑輻射器
參考文獻
複習題
習題

附錄a 符號和單位
a.1 基本的國際單位制（或有理制mksa）單位
a.2 導出單位
a.3 單位的倍數和約數
附錄b 一些有用材料的常數
b.1 真空中的常數
b.2 電子和質子的物理常數
b.3 相對介電常數
b.4 電導率
b.5 相對磁導率
附錄c 表格索引
精選習題答案
術語
一些常用矢量恒等式
梯度、散度、旋度以及拉普拉斯運算
柱坐標（r，φ，z）
球坐標（r，θ，φ）
總的參考文獻

10.1 引言
第9章研究了由傳輸線引導的橫電磁（TEM）波的主要特性。橫電磁波的導波模式為：波的電場和磁場是相互正交的，并Ks.者在沿引導線傳播的方向是橫向的。阻抗可忽略的導線傳導的TEM波的一個顯著特點為：任意頻率的波的傳播速度都與它在無界媒質中的傳播速度相同。由式（9—21）可得這一特性，式（9—72）再次證明了這一點。
然而，TEM波并不是在傳輸線上傳播的唯一導波模式，也不是只存在9.1節所提到的三種導波結構（平行板，雙線和同軸線）。事實上，我們從式（9—55）和式（9—63）可以看出，由于傳輸線的有限電導率產生的衰減常數隨著R的增加而增加（R為每單位長度傳輸線的電阻）。根據表9—1和表9—2，R與√f成正比。因此，TEM波的衰減常數往往隨頻率升高而單調遞增。在微波頻段，衰減系數就會非常大，以至于波無法傳播。
本章首先介紹沿均勻導波裝置傳播的波的特性的一般分析方法。導波結構也叫做波導，第9章討論的三種傳輸線型式都可以看作它的特殊情況。這里將研究基本的支配方程，從中可以看出除了在傳播方向沒有場分量的橫電磁（TEM）波外；還有一種在傳播方向沒有磁場分量，但有電場分量的橫磁（TM）波和另一種在傳播方向無電場分量，但有磁場分量的橫電（TE）波。TM和TE模式都有特定的截止頻率。頻率低于特定模式的截止頻率的波是不能傳播的，只有在頻率高于截止頻率的情況下，才有可能傳輸功率和信號。因此，工作在TM和TE模式下的波導類似于高通濾波器。
在本章中，我們也將討論平行板傳輸線，特別是TM和TE模式下的場和波的特性，同時說明TM波的橫向場分量可以用E2來表示（x方向為波的傳播方向），TE波的橫向場分量可以用H2來表示。由非理想導體壁產生的衰減常數將由TM和TE波決定，因此，在復雜的情況下，我們就會發現，衰減常數不僅取決于頻率，也取決于波的傳播模式。對于某些模式，衰減會隨著頻率的增加而增加；而在其他模式，在頻率超過截止頻率達到某一特定值時，衰減可能達到最小值。
電磁波可以通過任意截面的空心金屬管進行傳播。如果沒有電磁理論知識，是很難解釋空心波導的傳播特性的。我們將看到，單一導體的導波結構不能傳輸TEM波。我們將詳細地討論場、電流和電荷分布，也將討論矩形和圓柱波導的傳播和衰減特性。最后將討論TM和TE兩種模式。
電磁波也可通過開放的介質板波導來傳導。場基本被約束在介質區域內，而離開介質板表面的場將在橫向平面內迅速衰減。由于這個原因，介質板波導傳播的波又稱為表面波，TM和TE模都可以是表面波。我們將討論表面波的場特性和截止頻率，同時，也將討論圓柱形光波導。