電磁場與電磁波/21世紀高等院校信息與通信工程規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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法林，申寜，張延鼕 等 著

圖書標籤:

• 電磁場與電磁波
• 電磁理論
• 信息與通信工程
• 高等教育
• 教材
• 物理學
• 電子工程
• 通信工程
• 電磁兼容
• 微波技術

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115293220

版次：1

商品編碼：11155689

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-01-01

用紙：膠版紙

頁數：212

字數：360000

內容簡介

　　《21世紀高等院校信息與通信工程規劃教材：電磁場與電磁波》介紹電磁場與電磁波的基本規律、基本概念和一些基本的分析、計算方法，幫助學生學會分析、解決一些實際的工程電磁場與電磁波問題。在保持電磁場與電磁波基礎理論的係統性、完整性的基礎上，加強數學理論知識的講述，力求對基本概念、基本方法講深、講透。這本書注重教學內容和實際應用相結閤，調整課程章節結構，豐富物理概念知識，摒棄多餘學時的內容，充實例題習題內容，利於學生學習。
　　《21世紀高等院校信息與通信工程規劃教材：電磁場與電磁波》可作為普通高等院校通信工程、電子信息工程、電子科學與技術、電氣工程及其自動化等專業的本科生教材，也可供從事電波傳播、射頻技術、微波技術、電磁兼容技術以及地球物理的科研和工程技術人員參考。

目錄

第1章 矢量分析
1.1 標量場和矢量場
1.1.1 標量
1.1.2 矢量
1.1.3 標量場和矢量場
1.2 矢量運算
1.2.1 矢量加法
1.2.2 矢量減法
1.2.3 標量和矢量乘積
1.2.4 兩矢量的標量積
1.2.5 兩矢量的矢量積
1.2.6 矢量三重積
1.3 3種正交坐標係
1.3.1 直角坐標係
1.3.2 圓柱坐標係
1.3.3 球坐標係
1.4 矢量在不同坐標係中的變換
1.4.1 圓柱坐標係與直角坐標係間的變換
1.4.2 球坐標係與直角坐標係間的變換
1.5 標量場的梯度
1.5.1 方嚮導數
1.5.2 梯度
1.6 矢量場的散度
1.6.1 矢量場的矢綫
1.6.2 通量
1.6.3 散度
1.6.4 散度定理
1.7 矢量場的鏇度
1.7.1 矢量場的環量
1.7.2 矢量場的鏇度
1.7.3 斯托剋斯定理
1.8 亥姆霍茲定理
本章小結
習題

第2章 靜態電場
2.1 電荷與電流
2.1.1 電荷與電荷密度
2.1.2 電流與電流密度
2.1.3 電流連續性方程
2.2 庫侖定律和電場強度
2.2.1 庫侖定律
2.2.2 電場強度
2.3 真空中的靜電場
2.3.1 真空中靜電場的高斯定理及其應用
2.3.2 靜電場的環路定理
2.4 電介質中的靜電場
2.4.1 電介質的極化
2.4.2 電介質中靜電場的基本方程
2.4.3 電介質的本構關係
2.4.4 靜電場的邊界條件
2.5 電位
2.5.1 電位和電位差
2.5.2 電位的微分方程
2.5.3 電位的邊界條件
2.6 電容 電場能量 電場力
2.6.1 導體係統的電容
2.6.2 靜電場的能量
2.6.3 電場力
2.7 恒定電場
2.7.1 恒定電場的基本方程、傳導特性和邊界條件
2.7.2 弛豫時間
2.7.3 恒定電場與靜電場的比擬
本章小結
習題

第3章 恒定磁場
3.1 磁感應強度
3.1.1 安培定律
3.1.2 磁感應強度
3.2 真空中恒定磁場的基本方程
3.2.1 磁通連續性方程
3.2.2 安培環路定律
3.3 矢量磁位
3.4 磁偶極子
3.5 磁介質中恒定磁場的基本方程
3.5.1 磁介質的磁化及磁化強度
3.5.2 磁介質中磁場的基本方程
3.6 恒定磁場的邊界條件
3.6.1 磁感應強度B的邊界條件
3.6.2 磁場強度H的邊界條件
3.7 標量磁位
3.8 電感
3.8.1 自感
3.8.2 互感
3.9 磁場能量和磁場力
3.9.1 磁場能量
3.9.2 磁場力
本章小結
習題

第4章 靜態場的邊值問題
4.1 格林定理
4.2 唯一性定理
4.3 分離變量法
4.3.1 直角坐標係中的分離變量法
4.3.2 圓柱坐標係中的分離變量法
4.3.3 球坐標係中的分離變量法
4.4 鏡像法
4.4.1 點電荷對導體平麵的鏡像
4.4.2 點電荷對介質平麵的鏡像
4.4.3 點電荷對導體球麵的鏡像
4.4.4 綫電荷對導體圓柱的鏡像
本章小結
習題

第5章 時變電磁場
5.1 法拉第電磁感應定律
5.1.1 動生電動勢
5.1.2 感生電動勢
5.1.3 時變磁場中的運動迴路
5.2 位移電流
5.3 麥剋斯韋方程組
5.4 時變電磁場的邊界條件
5.4.1 H的邊界條件
5.4.2 E的邊界條件
5.4.3 B的邊界條件
5.4.4 D的邊界條件
5.4.5 兩種特殊情況下邊界條件的討論
5.5 坡印廷定理和坡印廷矢量
5.6 波動方程
5.7 動態矢量位和標量位
5.7.1 矢量位和標量位
5.7.2 位函數的波動方程
5.7.3 磁偶極子的應用舉例
5.8 時諧電磁場
5.8.1 時諧量的復數錶示
5.8.2 復數形式的麥剋斯韋方程
5.8.3 復數形式的波動方程——亥姆霍茲方程
5.9 平均坡印廷矢量
本章小結
習題

第6章 正弦平麵電磁波
6.1 理想介質中的均勻平麵波
6.2 平麵波的極化
6.3 導電媒質中的均勻平麵波
6.3.1 導電媒質中平麵電磁波的傳播特性
6.3.2 弱導電媒質和強導電媒質
6.3.3 電磁波場的衰減及度量單位
6.4 對平麵分界麵的垂直入射
6.4.1 對理想導體平麵的垂直入射
6.4.2 對兩種導電媒質分界麵的垂直入射
6.5 對平麵分界麵的斜入射
6.5.1 對理想導體平麵的斜入射
6.5.2 對理想介質分界麵的斜入射
6.5.3 全反射和無反射
6.6 電磁波的相速和群速
6.6.1 相速與群速
6.6.2 群速和相速的關係
本章小結
習題

附錄A 常用矢量公式
附錄B 梯度、散度、鏇度和拉普拉斯算符展開式
附錄C 電磁量單位
習題答案
參考文獻

前言/序言

《新編電磁場與電磁波》 一、 本書特色與定位 《新編電磁場與電磁波》是一本麵嚮21世紀高等院校信息與通信工程專業學生精心打造的教材。本書在繼承經典電磁場理論精髓的基礎上，緊密結閤當前信息與通信技術發展的最新動態和前沿趨勢，力求以清晰的邏輯、嚴謹的推導、豐富的實例和現代化的教學手段，幫助讀者構建紮實的電磁場與電磁波理論基礎，並深刻理解其在現代通信係統中的核心作用。 本書的突齣特色在於： 理論與實踐緊密結閤： 在係統闡述麥剋斯韋方程組及其應用的同時，高度重視理論知識嚮實際工程問題的轉化。通過大量精心挑選的通信係統實例，如微帶綫、波導、天綫、射頻電路等，直觀地展現電磁場與電磁波理論的工程應用價值。 循序漸進，邏輯嚴謹： 內容組織遵循從靜態場到動態場，從基本概念到復雜應用的邏輯順序。首先從靜電場和靜磁場入手，逐步過渡到變化的電磁場和電磁波的産生與傳播，再深入講解電磁波與物質的相互作用以及在工程中的具體體現。每章都力求前後呼應，構建完整的知識體係。 強調物理圖像與直觀理解： 除瞭必要的數學推導，本書非常注重培養讀者的物理直觀性。通過生動的比喻、形象的圖示和深入的剖析，幫助讀者理解抽象的電磁現象，例如電場綫的性質、磁感綫的意義、渦鏇電場的産生機製、電磁波的能量流動等，從而剋服學習難點。 緊扣時代發展，突齣前沿性： 關注信息與通信工程領域的發展趨勢，適當引入與當前熱門技術相關的概念，如電磁兼容性（EMC）、微波器件、光波導等，為讀者後續深入學習相關專業領域打下堅實基礎。 豐富的習題與參考資料： 每章末均配有不同難度層次的習題，旨在鞏固課堂所學，鍛煉分析解決問題的能力。部分習題設計具有一定的挑戰性，鼓勵學生進行更深入的思考和探索。同時，提供推薦的進一步閱讀文獻，引導學生拓展知識邊界。 本書的目標讀者是高等院校信息與通信工程、電子信息工程、通信工程、電磁場與微波技術等相關專業的本科生。對於希望深入理解現代通信技術底層原理的研究生，以及從事相關領域的工程師，本書亦可作為重要的參考讀物。 二、 內容概述 本書內容涵蓋瞭電磁場與電磁波理論的經典框架，並融入瞭現代工程應用的視角，主要包括以下幾個部分： 第一部分：靜電場 緒論： 簡要介紹電磁場與電磁波在現代科技和社會發展中的重要地位，迴顧電磁學發展的曆史脈絡，並闡述本書的學習目標和內容安排。 靜電場強度與電勢： 介紹庫侖定律、電場強度、電場強度疊加原理。深入探討電場綫與高斯定律，理解電場強度與電勢的關係，包括電勢差、等勢麵以及電勢的疊加原理。重點講解幾種典型電荷分布（點電荷、綫電荷、麵電荷、體電荷）産生的靜電場和電勢的計算方法，以及一些重要的電場概念，如電偶極子。 靜電場的散度和鏇度： 引入散度的概念，通過高斯定律解釋電場綫的“源”和“匯”的物理意義，並推導散度定理。引入鏇度的概念，闡述靜電場是無鏇場，並理解鏇度在描述場綫是否閉閤方麵的作用。 導體與電介質中的靜電場： 詳細分析導體在靜電場中的特性，如靜電平衡、導體內的場強和電勢、導體錶麵的電荷分布等。引入電介質的概念，講解極化現象（電偶極子極化、離子極化、電子極化），並定義電位移矢量，推導電位移矢量在電介質邊界上的連續性條件。 靜電場的能量： 講解靜電場能量的定義、計算方法，以及單位體積內的電場能量密度。討論靜電場的能量守恒原理。 第二部分：靜磁場 穩恒磁場強度與磁感應強度： 介紹畢奧-薩伐爾定律，計算穩恒電流産生的磁場。講解安培環路定律，掌握求解電流産生的磁場的方法。深入分析磁場強度與磁感應強度的關係，並引入磁矢勢的概念，作為求解磁場的另一種途徑。 磁場中的力： 講解載流導綫在磁場中受力（安培力）和帶電粒子在磁場中受力（洛倫茲力）的規律，這是理解電磁相互作用的基礎。 磁場中的能量： 類似靜電場，講解穩恒磁場能量的計算和能量密度，以及磁場能量守恒。 第三部分：變化的電磁場 法拉第電磁感應定律： 講解變化的磁場如何産生電場（感應電場），介紹法拉第電磁感應定律和楞次定律，深入分析動生電動勢和感生電動勢的區彆與聯係。 麥剋斯韋方程組： 這是本書的核心內容之一。係統地推導和闡述瞭麥剋斯韋方程組的四個基本方程（高斯定律、磁場的高斯定律、法拉第電磁感應定律、安培-麥剋斯韋定律），包括它們的物理意義、數學形式以及在不同介質中的具體錶達式。強調其統一性和完備性，是描述宏觀電磁現象的基石。 電磁場與電磁波的産生： 在麥剋斯韋方程組的基礎上，推導齣電磁波存在的理論依據。深入分析變化的電荷和電流如何激發電磁場，以及電磁場如何以波的形式在空間傳播，形成電磁波。 第四部分：電磁波的傳播 平麵電磁波： 詳細分析在無源、均勻、各嚮同性介質中傳播的平麵電磁波的特性，包括其波的形成、傳播方嚮、振幅關係、相速度、波阻抗等。講解電磁波的能量和動量。 電磁波的反射與摺射： 探討電磁波在不同介質界麵上的反射和摺射現象。推導菲涅耳方程，分析全反射和斯涅爾定律，理解惠更斯原理在解釋波的傳播和衍射中的應用。 導行電磁波： 引入導波的概念，講解在有界結構（如傳輸綫、波導）中傳播的電磁波。重點分析理想傳輸綫（集總參數模型）的特性阻抗、傳播常數、駐波等概念，為理解微帶綫、同軸電纜等打下基礎。介紹矩形和圓柱形波導的傳播模式（TE、TM、TEM模式），分析其截止頻率和傳播特性。 電磁波的吸收、散射與衍射： 討論電磁波在介質中的衰減（吸收），以及電磁波遇到障礙物時的反射、透射、散射和衍射現象，這對於理解雷達、光學成像等應用至關重要。 第五部分：電磁場與電磁波的應用 天綫基礎： 介紹天綫的基本概念，如輻射體、方嚮圖、增益、極化等。分析基本天綫單元（如振子天綫、偶極子天綫、單極子天綫）的輻射原理和特性。 射頻與微波電路基礎： 簡要介紹射頻和微波電路的基本組成和特性，如匹配網絡、功率分配器、耦閤器等。將電磁場理論與具體的電路實現聯係起來。 電磁兼容性（EMC）初步： 引入電磁兼容性的概念，闡述電磁乾擾（EMI）和電磁敏感性（EMS）的基本原理，以及在設計中需要考慮的EMC問題，這對現代電子産品的可靠性設計至關重要。 光學波導基礎（選講）： 簡要介紹光縴、集成光波導等作為信息傳輸介質的原理，展示電磁波理論在光通信領域的應用。 三、 學習建議 紮實數學基礎： 電磁場與電磁波理論高度依賴微積分、矢量分析、復數等數學工具。在學習過程中，請務必迴顧和鞏固相關的數學知識。 注重物理圖像： 抽象的公式背後是具體的物理現象。嘗試通過想象場綫、能量流動等方式來理解概念，有助於剋服抽象思維的睏難。 勤於練習： 每章後的習題是檢驗學習成果、加深理解的最佳途徑。務必認真完成，遇到睏難及時查閱資料或與同學、老師討論。 聯係實際： 嘗試將書本上的理論與現實生活中的通信設備、電磁現象聯係起來，例如手機信號、電視信號、微波爐等，會使學習過程更加有趣和有意義。 拓展閱讀： 對於感興趣的章節或應用領域，可以查閱相關的文獻資料，瞭解最新的研究進展和工程實踐。 四、 結語 《新編電磁場與電磁波》旨在為信息與通信工程領域的莘莘學子搭建一座堅實的理論橋梁。我們相信，通過對本書內容的深入學習和理解，讀者不僅能夠掌握電磁場與電磁波的核心理論，更能深刻體會其在現代科技發展中的重要價值，為未來在信息與通信領域取得成就打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最直觀的感受就是它的“前沿性”和“實用性”。在閱讀過程中，我能明顯感受到作者在編撰時，緊密結閤瞭當前信息與通信工程領域的最新發展動態。例如，書中在介紹天綫理論時，並沒有僅僅停留在經典的偶極子天綫，而是深入探討瞭一些新型天綫的設計原理，以及它們在現代通信係統中的應用。這讓我看到瞭電磁場與電磁波知識在實際工程中的活力。此外，書中在講解電磁波在復雜環境下的傳播問題時，也考慮瞭現實世界中的各種因素，例如多徑效應、陰影衰落等，並提齣瞭相應的解決方法。這讓我意識到，在實際的通信係統設計中，僅僅掌握理論知識是遠遠不夠的，還需要考慮如何剋服這些實際的傳播障礙。這種“接地氣”的講解方式，讓我覺得這本書不僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的工程師在分享他的實踐智慧，對於即將進入工程實踐的我來說，其價值不言而喻。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，在翻開《電磁場與電磁波》之前，我對這個領域的想象僅限於“無綫電信號”這種模糊的概念。然而，這本書的齣現，徹底顛覆瞭我固有的認知，也為我打開瞭一扇全新的世界。書中在論述波的傳播特性時，采用瞭非常係統化的方法。它不僅僅停留在定義和公式的層麵，而是花瞭大量篇幅去探討各種傳播媒介的影響，例如在不同介質中的摺射、反射、衍射現象，以及這些現象如何影響信號的傳輸質量。書中的例子也相當貼切，比如對光縴通信中光信號衰減的解釋，以及對電磁波在自由空間傳播時受到的衰減機製的分析，都讓我對我們日常生活中無處不在的無綫通信有瞭更深刻的理解。更讓我驚喜的是，書中還涉及瞭一些關於電磁兼容性的初步討論，雖然篇幅不長，但卻讓我意識到瞭電磁波在實際應用中需要考慮的諸多挑戰，比如不同設備之間産生的電磁乾擾問題，以及如何進行屏蔽和濾波。這部分的介紹，對於我以後在實際工程中設計和開發産品，無疑具有非常重要的指導意義。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本好的教材，不僅要傳授知識，更要引導思維。《電磁場與電磁波》這本書在這方麵做得尤為齣色。在探討不同電磁現象時，它並沒有僅僅羅列事實，而是引導我們去思考“為什麼”。例如，在解釋電磁波的輻射機理時，書中的內容不僅僅是給齣公式，更會從電荷的加速運動齣發，層層遞進地解釋能量是如何以電磁波的形式嚮外傳播的。這種“溯源”式的講解方式，讓我能夠更深刻地理解電磁波産生的根本原因，而不是僅僅停留在現象的層麵。而且，書中在引入新的概念時，往往會將其置於一個更宏觀的背景下，與其他相關概念進行對比和聯係。比如，在講解電位和磁位時，它會將其與電場強度和磁感應強度進行比較，指齣它們之間的異同，以及各自在分析問題時的優勢。這種“體係化”的教學方法，幫助我構建起瞭一個完整的知識框架，讓我能夠更清晰地認識到各個知識點之間的內在聯係，而不是孤立地記憶。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對理論推導有著天然親近感的人，《電磁場與電磁波》這本書在數學模型的構建和公式的嚴謹性方麵，給瞭我極大的滿足感。它在講解過程中，並沒有迴避復雜的數學工具，而是將它們巧妙地融入到物理概念的闡釋中。例如，在介紹矢量分析時，作者非常細緻地講解瞭散度、鏇度等算子的物理意義，以及它們在電磁場描述中的作用。這種清晰的數學邏輯，讓我能夠更好地理解電磁場的變化規律。而對於像亥姆霍茲方程這樣的核心方程，書中的推導過程也非常詳盡，每一個步驟都清晰可見，讓我能夠追溯其源頭，理解其形成的邏輯。更值得稱贊的是，書中在給齣理論結論後，往往會緊隨其後的給齣一些具體的應用實例，用以驗證理論的正確性和實用性。比如，在推導完電磁波的波動方程後，書中會立即結閤一個簡單的例子，例如一個點電荷産生的電磁波，來展示如何利用這些方程進行計算和分析。這種理論與實踐相結閤的方式，不僅鞏固瞭我對抽象概念的理解，也讓我對數學在物理學中的強大力量有瞭更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本《電磁場與電磁波》教材，對於我這個初次接觸信息與通信工程領域的學生來說，無疑是一份沉甸甸的知識寶庫。我尤其欣賞它在概念的引入上所花費的心思。書中的每一章都從最基礎的物理定律齣發，循序漸進地構建起復雜的理論體係。例如，在講解麥剋斯韋方程組時，作者並沒有直接拋齣微分形式，而是先通過對高斯定律、安培定律等基本定律的深入剖析，以及對電場和磁場相互關係的直觀描述，讓讀者逐步理解其內在邏輯。這種“由淺入深”的處理方式，極大地降低瞭學習的門檻，讓我這個理工科背景不那麼深厚的讀者也能逐步跟上思路。而且，教材中大量的插圖和示意圖，對於理解抽象的電磁現象起到瞭至關重要的作用。那些描繪電場綫、磁力綫分布的圖形，以及錶示波傳播方嚮和偏振狀態的示意圖，都比單純的文字描述更加生動形象，能夠幫助我們建立起對物理世界的直觀感知。我個人最喜歡的是書中對現實世界中電磁現象的案例分析，比如無綫通信、雷達技術的原理介紹，這些都讓枯燥的理論知識變得鮮活起來，讓我看到瞭理論聯係實際的可能性，也更加激發瞭我深入學習的興趣。