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引言1

1.电磁现象的研究·电磁场理论的建立1

2.场的描述2

3.电磁场学科与电磁场工程3

4.课程体系与内容的考虑3

第1章 电磁场的数学物理基础5

1.1 电磁场物理模型的构成5

1.1.1 电磁场的基本物理量——源量和场量6

1.1.2 电磁场中的媒质及其电磁性能参数9

1.2矢量分析11

1.2.1 矢量代数11

1.2.2 坐标系统13

1.2.3 矢量积分14

1.2.4 标量场的梯度17

1.2.5 矢量场的散度19

1.2.6 矢量场的旋度21

1.3 场论基础23

1.3.1 散度定理23

1.3.2 斯托克斯定理24

1.3.3 无散场与无旋场25

1.3.4 亥姆霍兹定理27

1.4 电磁场的基本规律——麦克斯韦方程组29

1.4.1 电磁感应定律29

1.4.2 全电流定律33

1.4.3 麦克斯韦方程组35

第2章 静态电磁声Ⅱ：静电场38

2.1 基本方程与场的特性38

2.1.1 静电场的基本方程39

2.1.2 真空中的高斯定理·静电场的有散性39

2.1.3 静电场的无旋性41

2.2 自由空间中的电场42

2.2.1 自由空间中的E和φ42

2.2.2 场分布：基于场量E的分析44

2.2.3 场分布：基于位函数φ的分析49

2.2.4 电场线和等位面(线)52

2.3.1 静电场中的导体55

2.3 导体和电介质55

2.3.2 静电场中的电介质·电介质的极化56

2.4 电介质中的电场59

2.4.1 电介质中的高斯定理59

2.4.2 介电常数·击穿场强60

2.4.3 不同煤质分界面上的边界条件64

2.5 边值问题69

2.5.1 数学模型——边值问题69

2.5.2 直接积分法71

2.5.3 分离变量法73

2.5.4 静电场解的惟一性79

2.6.1 点电荷与无限大接地导电平面系统的电场81

2.6 镜像法81

2.6.2 电轴与无限大接地导电平面系统的电场83

2.6.3 电轴法85

2.6.4 点电荷与无限大介质平面系统的电场88

2.6.5 点电荷与导体球系统的电场89

2.7 电容·部分电容92

2.7.1 两导体系统的电容93

2.7.2 多导体系统的电荷与电位·部分电容94

2.7.3 静电屏蔽98

2.8 静电场能量98

2.8.1 带电体系统中的静电场能量99

2.8.2 静电能量的分布及其分布密度100

2.9 电场力102

习题105

第3章 静态电磁场Ⅲ：恒定电流的电场和磁场112

3.1 恒定电场的基本方程与场的特性112

3.1.1 恒定电场的基本方程·无散、无旋场113

3.1.2 电功率·电动势114

3.1.3 不同媒质分界面上的边界条件116

3.2 恒定电场与静电场的比拟·接地系统118

3.2.1 静电比拟118

3.2.2 接地电阻121

3.2.3 跨步电压123

3.3 恒定磁场的基本方程与场的特性124

3.3.2 真空中的安培环路定律·恒定磁场的有旋性125

3.3.1 恒定磁场的基本方程125

3.3.3 磁通连续性原理·恒定磁场的无散性126

3.3.4 毕奥 萨伐尔定律126

3.4 自由空间中的磁场128

3.4.1 场分布：基于场量B的分析128

3.4.2 场分布：基于矢量磁位A的分析135

3.4.3 场分布：基于标量磁位φ_π的分析140

3.4.4 磁场线144

3.5 媒质中的磁场146

3.5.1 媒质磁化146

3.5.2 磁场强度H一般形式的安培环路定律149

3.5.3 不同媒质分界面上的边界条件151

3.5.4 场分布：基于场量H的分析；边值问题；镜像法153

3.6 电感158

3.6.1 自感159

3.6.2 互感162

3.6.3 线形回路的电感163

3.7 磁场能量166

3.7.1 载流回路系统中的磁场能量166

3.7.2 磁场能量的分布及其分布密度168

3.8 磁场力170

习题174

第4章 准静态电磁场181

4.1 准静态电磁场181

4.1.1 电准静态场181

4.1.2 磁准静态场182

4.1.3 不同媒质分界面上的边界条件185

4.1.4 时谐电磁场的复数表示186

4.2 导电媒质中自由电荷的弛豫过程187

4.2.1 均匀导电媒质中的电荷弛豫187

4.2.2 分块均匀导电媒质中的电荷弛豫188

4.3 集肤效应与透入深度·电磁屏蔽190

4.3.1 集肤效应与透入深度190

4.3.2 电磁屏蔽193

4.4 涡流及其应用194

4.4.1 铁心叠片中的涡流194

4.4.2 涡流的工业应用196

4.5.1 轴向磁场向导体壳内的扩散198

4.5 导电媒质中的磁扩散·磁屏蔽198

4.5.2 横向磁场向导体壳内的扩散200

4.5.3 磁屏蔽202

习题205

第5章 动态电磁场与电磁波207

5.1 动态电磁场207

5.1.1 动态电磁场的边界条件208

5.1.2 有损媒质的复数表示210

5.2 电磁场能量·坡印廷定理211

5.3 电磁位214

5.3.1 电磁位·洛伦兹规范214

5.3.2 非齐次波动方程215

5.3.3 电磁位的积分解216

5.4 电磁辐射220

5.4.1 电偶极子的电磁场220

5.4.2 近场与远场221

5.4.3 方向图222

5.4.4 线天线与天线阵224

5.4.5 天线的互易性228

5.4.6 电磁波频谱229

5.5 理想介质中的均匀平面电磁波230

5.5.1 波动方程及其解231

5.5.2 均匀平面电磁波的物理意义232

5.5.3 波矢量233

5.6 均匀平面电磁波的反射与透射235

5.6.1 反射定律与透射定律236

5.6.2 反射系数与透射系数237

5.6.3 垂直入射电磁波的反射与透射239

5.7 琼斯矢量和琼斯矩阵245

5.7.1 琼斯矢量245

5.7.2 波的极化245

5.7.3 琼斯矩阵248

5.7.4 均匀平面电磁波在各向异性介质中的传播249

5.8 有损媒质中的均匀平面电磁波252

5.8.1 波动方程及其解253

5.8.2 传播系数与波阻抗253

5.8.4 良导体情况254

5.8.3 低损耗介质情况254

5.9 导引电磁波256

5.9.1 非均匀平面电磁波257

5.9.2 平行板波导258

5.9.3 矩形波导与谐振腔264

习题268

第6章 工程电磁场应用专题271

6.1 电磁场数值分析271

6.1.1 电磁场数值分析的任务和内容271

6.1.2 有限元法273

6.1.3 时域有限差分法277

6.1.4 优化模拟电荷法282

6.2 电磁场逆问题283

6.2.1 优化算法283

6.2.2 参数计算与模型接口问题284

6.2.3 其他相关问题284

6.2.4 计算实例285

6.3 优化算法及其在电磁场逆问题中的应用288

6.3.1 模拟退火算法288

6.3.2 禁忌算法290

6.3.3 基因(遗传)算法291

6.3.4 计算实例293

6.3.5 矢量优化算法296

6.4.1 电法勘探298

6.4 电磁探测298

6.4.2 电法测井301

6.4.3 感应测井303

6.4.4 探地雷达307

6.5 电磁环境与电磁兼容技术311

6.5.1 电磁环境与电磁干扰源311

6.5.2 电磁干扰的传播途径312

6.5.3 电磁干扰的抑制技术313

6.5.4 电磁兼容测量场所314

6.5.5 电磁兼容标准317

6.6 生物电磁场317

6.6.1 生物系统的电磁特性317

6.6.2 人体电磁场318

6.6.3 应用概况319

6.7 磁悬浮技术320

6.8 电场和磁场的光学测量法324

6.8.1 电场强度的测量324

6.8.2 磁感应强度的测量326

6.8.3 测量信号的检测327

附录一 坐标系统330

附录二 矢量分析公式333

附录三 部分材料的参数和物理常数336

习题参考答案339

索引348

参考书目353