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| 內容簡介： |
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本书在《电磁场与电磁波基础》（第2版）的基础上修订而成。全书共分10章。第1章为矢量分析与场论；第2、3、4章为电磁场理论部分，以“麦克斯韦方程组—时变场—静态场”为主线展开论述；第5章为场论与路论的关系；第6、7、8章为电磁波部分，重点讨论理想介质及有耗介质中电磁波的传播特性、电磁波极化的概念及其工程应用、电磁波在分界面上的反射与折射；第9、10章为电磁波的传播和辐射部分。本书可作为电子信息工程、通信工程等专业本科、研究生教材，也可供从事射频微波方向的工程技术人员参考。
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| 目錄：
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第1章 矢量分析与场论 1
1.1 矢量的表示和运算 1
1.1.1 矢量与标量 1
1.1.2 矢量的运算 2
1.1.3 标量场与矢量场 3
1.2 坐标系 4
1.2.1 正交坐标系 4
1.2.2 直角坐标系 5
1.2.3 圆柱坐标系 6
1.2.4 球坐标系 7
1.2.5 三种坐标系中单位矢量之间的关系 9
1.3 矢量函数的通量与散度 10
1.3.1 矢量的通量 10
1.3.2 散度 12
1.3.3 高斯散度定理 13
1.4 矢量函数的环量与旋度 15
1.4.1 矢量的环量 15
1.4.2 矢量场的旋度 16
1.4.3 斯托克斯定理 19
1.5 标量函数的方向导数与梯度 20
1.5.1 标量场与等值面 20
1.5.2 方向导数 21
1.5.3 梯度 21
1.6 格林公式 24
1.7 亥姆霍兹定理 25
1.7.1 散度和旋度的比较 25
1.7.2 亥姆霍兹定理 25
本章小结 26
习题1 29
第2章 自由空间中电磁场与麦克斯韦方程组 31
2.1 电场强度和电位 32
2.1.1 库仑定律与电场强度 32
2.1.2 电位 34
2.2 磁场强度和磁位 35
2.2.1 磁感应强度 35
2.2.2 矢量磁位 37
2.2.3 标量磁位 39
2.3 安培环路定律与全电流定律 40
2.3.1 安培环路定律 40
2.3.2 传导电流、运流电流和位移电流 40
2.3.3 全电流定律 42
2.3.4 电流连续性方程 43
2.4 法拉第电磁感应定律 44
2.5 高斯定律 46
2.6 积分形式的麦克斯韦方程组 48
2.7 微分形式的麦克斯韦方程组 48
2.8 静态场麦克斯韦方程组 50
2.9 麦克斯韦方程组的复数形式 51
2.10 电磁场的能量与坡印廷矢量 53
2.10.1 坡印廷定理 53
2.10.2 坡印廷矢量和平均坡印廷矢量 54
本章小结 56
习题2 58
第3章 介质中的电磁场与麦克斯韦方程组 61
3.1 导体和介质 61
3.1.1 导体 61
3.1.2 电介质 63
3.1.3 磁介质 63
3.2 电偶极子和介质极化 64
3.2.1 电偶极子 65
3.2.2 电介质的极化 66
3.2.3 电介质中的高斯定律 67
3.3 磁偶极子和介质磁化 69
3.3.1 磁偶极子 69
3.3.2 介质的磁化 70
3.3.3 磁介质中的安培环路定律 71
3.4 介质中的麦克斯韦方程组 73
3.5 电磁场的边界条件 74
3.5.1 一般介质分界面的边界条件 74
3.5.2 特殊介质的边界条件 77
本章小结 80
习题3 81
第4章 静态场的解 84
4.1 泊松方程和拉普拉斯方程 84
4.1.1 静态场中的麦克斯韦方程组 84
4.1.2 泊松方程和拉普拉斯方程 86
4.2 对偶原理 88
4.3 叠加原理和唯一性定理 89
4.3.1 边界条件的分类 89
4.3.2 叠加原理 90
4.3.3 唯一性定理 90
4.4 镜像法 91
4.4.1 点电荷与无限大平面导体的合成场计算 91
4.4.2 电介质分界面的镜像电荷 93
4.4.3 球形边界问题 95
4.4.4 圆柱形边界问题 98
4.5 分离变量法 98
4.5.1 直角坐标系中的分离变量法 99
4.5.2 圆柱坐标系中的分离变量法 102
4.6 格林函数法 105
4.6.1 静电场边值问题的格林函数法表达式 105
4.6.2 简单边界的格林函数 107
4.7 有限差分法 109
本章小结 111
习题4 112
第5章 场论与路论的关系 114
5.1 欧姆定律与焦耳定律 114
5.1.1 欧姆定律 114
5.1.2 电阻的计算 115
5.1.3 焦耳定律 116
5.2 电容和部分电容 117
5.2.1 电容 117
5.2.2 部分电容 118
5.3 电感 121
5.3.1 自感 121
5.3.2 互感 122
5.4 基尔霍夫定律和麦克斯韦方程组 124
5.4.1 基尔霍夫电流定律 124
5.4.2 基尔霍夫电压定律 125
5.5 路量与场量的对比关系 127
本章小结 127
习题5 128
第6章 理想介质中的均匀平面波 131
6.1 波的数学描述 131
6.2 电磁波的波动方程 133
6.2.1 一般电磁波的波动方程 133
6.2.2 均匀平面波的波动方程 134
6.2.3 理想介质中均匀平面波的解 136
6.3 理想介质中均匀平面波的传播特性 137
6.4 均匀平面波解的一般形式 139
6.4.1 沿z轴传播的均匀平面波的一般式 139
6.4.2 沿任意方向传播的均匀平面波的一般式 140
6.5 波的极化 142
6.5.1 直线极化 143
6.5.2 圆极化 144
6.5.3 椭圆极化 145
6.5.4 极化波的合成与分解 146
6.6 电磁波谱 148
本章小结 150
习题6 150
第7章 有耗介质中的均匀平面波 153
7.1 有耗介质中的波动方程 153
7.1.1 波动方程及其解 153
7.1.2 有耗介质中均匀平面波的参数 154
7.2 有耗介质中波的传播特性 157
7.2.1 良介质中波的传播特性 158
7.2.2 良导体中波的传播特性 159
7.2.3 趋肤效应 161
7.2.4 表面阻抗 163
7.3 相速、群速和能速 164
7.3.1 相速、群速和能速的一般定义 164
7.3.2 无耗介质中平面电磁波的相速、群速和能速 166
7.3.3 有耗介质中平面电磁波的相速、群速和能速 167
7.4 色散 168
本章小结 169
习题7 170
第8章 波的反射与折射 172
8.1 反射定律和折射定律 172
8.2 均匀平面波对分界面的垂直入射 173
8.2.1 对导电介质分界面的垂直入射 174
8.2.2 对理想导体表面的垂直入射 175
8.2.3 对理想介质分界面的垂直入射 177
8.3 均匀平面波对理想介质分界面的斜入射 179
8.3.1 垂直极化波的斜入射 180
8.3.2 平行极化波的斜入射 181
8.3.3 全反射、全折射 184
8.4 均匀平面波对导电介质分界面的斜入射 185
8.5 反射波的相位变化 187
8.6 各向异性介质中的平面电磁波 188
本章小结 189
习题8 190
第9章 导行电磁波 193
9.1 电磁波在均匀导波装置中传播的一般特性 193
9.1.1 电磁波在均匀导波装置中的传播 193
9.1.2 均匀导波装置中的TEM波、TE波和TM波 195
9.1.3 均匀导波装置中的导行波传输特性 197
9.2 TEM传输线 199
9.2.1 传输线方程及其时谐稳态解 199
9.2.2 传输线的传输特性参数 203
9.2.3 无耗传输线的工作状态 205
9.3 矩形波导 211
9.3.1 矩形波导中的TM波 211
9.3.2 矩形波导中的TE波 212
9.3.3 矩形波导中的TE10波 214
9.4 圆柱形波导 218
9.4.1 圆柱形波导中的TM波 218
9.4.2 圆柱形波导中的TE波 220
9.5 导波系统中的功率传输与损耗 222
9.5.1 波导的功率传输和功率容量 222
9.5.2 波导的损耗和衰减 223
9.6 谐振腔 225
9.6.1 同轴谐振腔 225
9.6.2 矩形谐振腔 226
9.6.3 谐振腔的品质因数Q 227
9.7 介质波导和光纤简介 228
9.7.1 介质波导 228
9.7.2 光纤 228
本章小结 230
习题9 231
第10章 辐射系统简介 232
10.1 缓慢移动的加速点电荷的辐射 232
10.2 自由电荷的能量散射 236
10.3 束缚电荷辐射的散射 237
10.4 电偶极子天线的辐射 238
10.5 天线的辐射电阻 240
10.6 天线的增益 240
10.7 磁偶极子天线的辐射 241
本章小结 246
习题10 247
附录A 重要的矢量公式 248
附录B 计算雅可比行列式 250
附录C 矢量D、H、E、B、P、M之间的关系 251
附录D 相关的国际单位 252
附录E 相关的物理常数 254
附录F 中英文专业词汇对照表 256
习题参考答案 267
参考文献
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| 內容試閱：
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电磁场与电磁波是近代自然科学中理论相对完整、应用极为广泛的支柱学科之一。它是通信工程、电子信息工程、电子科学与技术等电子信息与电气类专业必修的一门重要的专业基础课程。它所涉及的内容是电子信息与电气类专业学生知识结构的必要组成部分。电磁场与电磁波不仅是微波技术与天线、光纤通信、移动通信等专业课程的理论基础，而且还是一些交叉学科（如材料、遥感探测、生物医学工程等）的理论基础，在广播电视、遥感遥测、工业自动化、地质勘探、电力系统、医用设备等方面有着越来越广泛和深入的应用。
随着通信和微电子等技术的迅速发展，不断升高的工作频率成为电子产品开发中不可忽视的技术关键。在不断追求大容量、低延时、低功耗、智能化等性能的过程中，不管采用什么新的技术，其信号处理与传播的理论基础都和电磁场与电磁波密不可分。在这些频率越来越高的系统设备或元器件的开发与使用中，往往用集总参数电路理论难以解决，而分布参数的技术应用必须结合电磁场与电磁波理论才能得到完整的解释。
通过电磁场与电磁波课程，应当使学生建立电磁场与电磁波的理论体系，以及场与波的基本概念；学会用场的观点去观察、分析、解决基本电磁问题，掌握时变场和静态场的计算分析方法；理解电磁波在不同介质中的传播特性，理解电磁波的辐射和传输理论，为处理实际电磁问题建立理论基础；认识电磁理论指导实践的作用，将抽象的理论或概念与实际电磁问题相结合；能够在获取知识的同时激发学习兴趣，提高主动性、积极性和创造性，为后续课程的学习和实践工作打下坚实的基础。
本书在电子信息与电气学科规划教材《电磁场与电磁波基础》（第2版）的基础上修订而成。本书的编写借鉴了国内外优秀教材的成功之处，以及编者在教学和科研方面所积累的经验，强调抽象概念形象化，复杂公式推导简单化，使其既通俗易学又重点突出。在内容编排中，既有从特殊到一般的归纳方法，又有从一般到特殊的演绎方法；既能使学生易于接受新内容，又能培养学生的抽象思维能力。本书具有如下特点：
1）本书以场的理论和波的概念为主线，以麦克斯韦方程组为纽带展开论述。
2）从实际电磁现象出发，总结出电磁场的基本规律，分别导出时变场下的真空和介质空间中的麦克斯韦方程组，再用基本理论方程解释一些实际的电磁现象。
3）将静态电磁场作为时变电磁场的特殊情况来分析，精简了静态场的内容，使静态场的论述简洁严谨，重点突出时变场和波的部分，为微波技术与天线等后续课程打下基础。
4）建立场论和路论之间的统一关系，强调场论的普遍性。
5）在不同的介质条件下，分析场和波的基本规律，强调电磁波在有耗介质中的传播特性。
6）结合工程实际情况，对电磁波的产生、导波系统和电磁波辐射理论进行了分析讨论。
7）充分利用现代化教学手段，配套丰富的图像、视频和动画，加深对概念的理解。
全书共分10章。第1章矢量分析与场论，主要介绍矢量场、矢量的基本运算、直角坐标系、圆柱坐标系和球坐标系；散度、旋度、梯度和散度定理、旋度定理；格林公式和亥姆霍兹定理的内容及意义。
第2、3、4章电磁场理论部分，按照麦克斯韦方程组时变场静态场的思路，从电磁学三大实验定律（即库仑定律、安培力定律和法拉第电磁感应定律）出发，导出麦克斯韦方程组，紧接着讨论时变场和坡印廷定理，把静态场（即静电场、恒定电场、恒定磁场）作为时变电磁场的特殊情况来分析。
第5章场论与路论的关系，主要目的是建立场论和路论之间的统一关系，强调场论的普遍性，在电路尺寸远小于工作波长时，路论可以由麦克斯韦方程组导出。
第6、7、8章电磁波部分，重点讨论理想介质及有耗介质中电磁波的传播特性、电磁波极化的概念及其工程应用、电磁波在分界面上的反射与折射。由麦克斯韦方程组导出电波磁波方程，重点分析无限大均匀线性各向同性理想介质中沿z轴方向传播的电磁波性质和传播特性，进而推广到沿任意方向传播的电磁波。
第9、10章电磁波的传播和辐射部分，结合工程实际应用，讨论基于路的方法分析平行双导线特性、基于场方法分析波导中的电场和磁场分布、电偶极子和磁偶极子的辐射特性、天线的特性参数等。
附录提供了重要的矢量公式、电磁场矢量间关系、相关的国际单位及物理常数、中英文专业词汇对照表等。书末附有习题参考答案。
本书由武汉理工大学付琴负责统稿，第1、4章由黄秋元编写，第2、3章由魏勤编写，第5章由刘守军编写，第6、7章和各章节习题及答案由付琴编写，第8、9、10章由刘岚编写。
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