高等院校信息与通信工程系列教材：电磁场与电磁波 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张洪欣，沈远茂，韩宁南 著

图书标签:

• 电磁场与电磁波
• 电磁理论
• 信息与通信工程
• 高等教育
• 教材
• 物理学
• 通信工程
• 电子工程
• 电磁兼容
• 大学教材

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302298687

版次：1

商品编码：11169609

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-01-01

用纸：胶版纸

页数：291

字数：479000

正文语种：中文

编辑推荐

　　《高等院校信息与通信工程系列教材：电磁场与电磁波》特色：
　　易教易学：系统阐述理论的同时，注重内容的实用性和可读性，减少理论公式的繁杂数学推导，为公式赋予明确的物理含义，便于理解和运用。
　　前后衔接：强调知识内容和分析方法的前后连贯性，并妥善处理好与前期课程和后续课程的衔接关系。
　　认知规律：从认识和理解的规律编排内容，将数学工具工程化，将抽象问题形象化，将复杂问题简单化，将孤立问题系统化，并打上作者理解的“标签”。
　　层次分明：以“场”与“波”为主线，以麦克斯韦方程为纽带，对各知识层次按照由浅入深、循序渐进的方式进行划分，环环相扣，前后呼应。技术前沿介绍电磁科学领域的新进展，激发学习兴趣，启迪创新思想。

内容简介

　　《高等院校信息与通信工程系列教材：电磁场与电磁波》以基本电磁现象的普遍规律为基础，分析和阐述电磁场与电磁波的基本概念、原理及其基本应用，注重展现电磁场理论与微波技术领域的最新科技成果。全书共分9章，主要内容安排如下：
　　第1章介绍正交坐标系和矢量分析的基本方法、基本定理；第2章分析静电场、恒定电场的基本方程及其性质，讨论静态电场的边界条件，介绍电位、电偶极子、静电场中的导体及电容、电场能量及电场力等；第3章分析恒定磁场的基本方程及其性质，讨论恒定磁场的边界条件，介绍矢量磁位、电感、磁场能量及磁场力等；第4章介绍静态场的边值问题，阐述镜像法、分离变量法、有限差分法及其应用等；第5章以麦克斯韦方程组为核心研究时变电磁场的性质，并分析其边界条件，介绍坡印亭矢量、交变场的位等；第6章介绍平面电磁波在无界媒质中的传播，包括平面波的性质、电磁波的极化、平面波在良介质及良导体中的传播特性等，并介绍时域有限差分法；第7章研究电磁波在理想导体表面、理想介质分界面及导电媒质分界面的反射和折射，分析入射空间及透射空间场的性质，并介绍菲涅耳公式、人工电磁材料等；第8章介绍导行电磁波的种类、双导体传输线的性质，分析波导管中电磁场的分布规律、电磁波的传播特性，介绍导波传输系统、谐振腔的基本应用及基片集成波导的概念；第9章介绍电磁波的辐射，包括电偶极子、磁偶极子辐射、电磁场的对偶性、对称振子天线的辐射特性、天线基本参数及应用等。
　　《高等院校信息与通信工程系列教材：电磁场与电磁波》可以作为电子科学与技术、电子信息工程、通信工程、电磁场与无线技术等专业的教材，也可供从事电波传播、射频技术、微波技术、电磁兼容技术的科研和工程技术人员参考。

作者简介

　　张洪欣，北京邮电大学电子工程学院教授、博士生导师，电子工程学院学术委员会委员，通信与微波工程研究室主任。兼任国家自然科学基金同行评议专家、教育部学位与研究生教育发展中心评议专家、中国电子学会DSP应用专家委员会委员、北京电子电器协会电磁兼容分会委员、中国通信学会电磁兼容分会委员、中华预防医学会自由基预防医学专业委员会委员、北京市科学技术奖励评审专家、工信部科技人才库专家、江苏省科技计划评审专家、浙江省自然科学基金评议专家、IET高级会员。长期从事无线通信、信号与信息处理、微波工程与电磁兼容、生物电子等领域的教学和研究工作。先后开设“电磁场与电磁波”、“物理光学”、“计算电磁学的数值方法”、“生物电子学”、“通信原理”、“计算机原理”、“电路分析”、“数字电路技术”、“电工测量”等多门本科生及研究生课程。发表学术论文140余篇，其中SCI检索20余篇、E1检索80余篇。主持及主研国家级、省部级及企业合作科研项目30余项。申请国家发明专利5项，出版著作2部，主审教材1部，编写标准1部。获得优秀论文奖5项、教学成果奖2项。

内页插图

目录

绪论
第1章 矢量分析
1.1 矢量代数
1.1.1 标量和矢量
1.1.2 矢量的加法和减法
1.1.3 矢量的乘法
1.2 三种常用的坐标系
1.2.1 正交坐标系
1.2.2 直角坐标系
1.2.3 圆柱坐标系
1.2.4 球坐标系
1.3 标量场的梯度
1.3.1 标量场的等值面
1.3.2 方向导数
1.3.3 梯度
1.4 矢量场的通量与散度
1.4.1 通量
1.4.2 散度
1.4.3 散度定理.
1.5 矢量场的环量与旋度
1.5.1 环量
1.5.2 旋度
1.5.3 斯托克斯定理
1.6 无旋场与无散场
1.6.1 无旋场
1.6.2 无散场
1.7 拉普拉斯运算与格林定理
1.7.1 拉普拉斯运算
1.7.2 格林定理
1.8 亥姆霍兹定理
1.9 冲击函数及其性质
习题

第2章 静电场与恒定电场
2.1 库仑定律与电场强度
2.1.1 库仑定律
2.1.2 电场强度及其叠加原理
2.2 电场强度的通量和散度
2.2.1 电场强度的通量
2.2.2 电场强度的散度
2.3 电场强度的环量及旋度
2.3.1 电场强度的环量
2.3.2 电场强度的旋度
2.4 静电场的电位函数
2.4.1 电场强度与电位函数
2.4.2 电位函数的表达式
2.5 电偶极子
2.5.1 电偶极子的电位函数
2.5.2 电偶极子静电场的电场强度
2.5.3 电偶极子静电场的等位面和电场线
2.6 静电场中的导体和介质
2.6.1 静电场中的导体
2.6.2 静电场中的介质
2.6.3 介质中电位移矢量的通量和散度
2.6.4 电位移矢量与电场强度的关系
2.7 泊松方程与拉普拉斯方程
2.8 静电场的边界条件
2.8.1 电位移矢量的法向边界条件
2.8.2 电场强度的切向边界条件
2.8.3 电位函数的边界条件
2.9 导体系统的电容
2.9.1 双导体及孤立导体的电容
2.9.2 多导体的电容系数与部分电容
2.10 静电场的能量与静电力
2.10.1 静电场的能量
2.10.2 静电场的能量密度
2.10.3 静电力
2.11 恒定电场
2.11.1 电流与电流密度矢量
2.11.2 恒定电场的基本性质
2.11.3 恒定电场的边界条件
2.11.4 静电场比拟法与电导
2.11.5 损耗功率与焦耳定律
习题

第3章 恒定磁场
第4章 静态场的边值问题及其解法
第5章 时变电磁场
第6章 无界媒质中的均匀平面波
第7章 均匀平面波在分界面的反射与折射
第8章 导行电磁波
第9章 电磁辐射
附录A 矢量基本运算公式
附录B 洛伦兹规范
附录C 无线电频段划分
附录D 常用导体材料的参数
附录E 常用介质材料的参数
附录F 常用物理常数
附录G 维吸收边界条件UPML的实现
附录H 习题参考答案
参考文献

前言/序言

电磁场与电磁波：从理论基石到前沿应用 图书简介 本教材深入浅出地阐述了电磁场与电磁波的基本理论、核心概念及其在现代工程技术中的广泛应用。全书内容组织严谨，逻辑清晰，旨在为学习者构建一个坚实而全面的电磁学知识体系。本书的编写紧密结合物理学的基本原理与工程实践的需求，特别注重数学工具的应用和物理图像的建立，确保读者不仅掌握公式，更能理解现象背后的深刻物理内涵。 第一部分：静电场与静磁场基础 (The Foundations of Electrostatics and Magnetostatics) 本部分是理解整个电磁场理论的基石。我们首先从库仑定律和高斯定律入手，系统地构建了静电场的描述框架。 静电场基础： 详细介绍了标量电势的概念及其与电场强度的关系，着重分析了有界和无界区域内电荷分布所产生的电场。特别辟出章节讨论电介质的极化现象，解释了电容和介质中场强分布的复杂性，并利用边界条件处理了不同介质交界面上的电场行为。 静磁场基础： 从毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律出发，引入了磁感应强度和磁场强度。对稳恒电流系统产生的磁场进行了系统的分析，包括长直导线、无限平面电流和螺线管等典型模型的计算。 磁介质与磁位： 深入探讨了磁性材料（顺磁、抗磁、铁磁）的物理特性，讨论了磁化强度的概念。引入了磁标势（磁矢量位）的数学描述，尤其是在无源区域的应用，便于简化复杂几何形状下的磁场求解。 麦克斯韦方程组的引入： 在介绍完稳恒场的基础上，初步引出了法拉第电磁感应定律和位移电流的概念，为过渡到动态场（电磁波）做好了理论铺垫。 第二部分：时变电磁场与麦克斯韦方程组 (Time-Varying Fields and Maxwell’s Equations) 本部分是全书的核心，标志着从静态场理论向动态场理论的飞跃。 麦克斯韦方程组的完整形式： 详细阐述了四个偏微分方程（含时变化项）的物理意义及其对电磁现象的完整描述能力。重点分析了非保守场的特性，即变化的磁场如何产生电场，变化的电场（位移电流）如何产生磁场。 电磁场的能量、功率与散度定理： 引入坡印廷（Poynting）矢量，精确描述了电磁能的流动方向和大小，这是分析电磁波传播特性的关键工具。同时，利用散度定理阐述了电磁场在任意控制体上的能量守恒关系。 边界条件与波导理论的初步接触： 重新审视了电场、磁场在导体、理想电介质和磁介质界面上的动态边界条件，这些条件是分析电磁波在不同介质中反射、折射和传播的数学基础。 第三部分：平面电磁波的传播 (Propagation of Plane Electromagnetic Waves) 本部分聚焦于最基础、最理想化的电磁波模型——平面波。 均匀介质中的平面波： 从麦克斯韦方程组推导出齐次波动方程，并求解了在无源、无损耗（如真空或理想介质）情况下平面波的相速度、波长和传播常数。详细分析了横电磁波（TEM）的特性，即电场和磁场相互垂直且均垂直于传播方向。 相量法与复数表示： 引入相量法来处理正弦稳态场的分析，极大地简化了偏微分方程的求解过程，使其转化为代数方程组，这是工程分析中常用的高效工具。 波的损耗与色散： 深入讨论了在有耗介质（如导体或具有电导率的介质）中平面波的衰减特性，引入了衰减常数、复传播常数以及趋肤深度的概念。讨论了色散关系，即介质的特性（如介电常数、磁导率）如何依赖于波的频率。 极化分析： 系统分类和分析了线极化波、圆极化波和椭圆极化波的数学描述和物理特性，特别是圆极化波的右旋与左旋区分。 第四部分：导引性电磁波与波导理论 (Guided Electromagnetic Waves and Waveguide Theory) 本部分将理论应用于实际的传输结构，是微波和射频工程的基础。 导体的特性与完美导体（PEC）的边界条件： 再次强调了在理想导体表面上电场和磁场的特殊行为，这是设计波导和腔体的前提。 TEM 波在平行板传输线上的传输： 作为最简单的导引结构，分析了TEM波的特性阻抗、模式截止频率等参数，为理解更复杂的波导结构奠定基础。 矩形波导理论： 详细推导了在矩形金属波导中可能存在的TE (横电) 模式和TM (横磁) 模式的特征方程、电磁场分布和截止频率。重点阐述了模式的互相关性、主模（Dominant Mode）的概念以及色散的特性。 导波的能量传输： 分析了波导中能量的有效传输机制，并讨论了波导的特性阻抗的概念及其在电路匹配中的应用。 第五部分：辐射与天线基础 (Radiation and Antenna Fundamentals) 本部分探讨了电磁场如何从结构中辐射到自由空间，并描述了辐射场的特征。 辐射源的电磁场： 从矢量磁位和电磁矢量位出发，推导了远场近似下的辐射场表达式。 振荡电偶极子（赫兹偶极子）： 对最基本的辐射单元进行了详细的数学分析，计算了其辐射功率、方向图和辐射阻抗，这是理解所有复杂天线辐射特性的起点。 基本天线参数： 引入并详细解释了辐射强度、方向性、最大功率增益、有效面积和输入阻抗等关键天线性能指标。 全书贯穿了从物理直觉到严格数学推导的过程，辅以大量的实例分析和工程背景介绍，旨在培养学习者独立分析和解决电磁兼容（EMC）与射频/微波设计问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

评价一： 这本书的封面设计就散发着一种严谨而又充满魅力的学术气息，我作为一个初入信息与通信工程领域的学生，最开始是被这股“科幻感”所吸引。拿到手后，它厚实的纸张和清晰的排版瞬间打消了我对“难啃”的固有印象。翻开第一章，作者用一种非常引人入胜的方式，将抽象的电磁场概念具象化，从生活中的静电现象到广播电视的传播原理，层层递进，仿佛在引领我一步步探索未知的宇宙。讲解过程中，例题的选取非常巧妙，既有基础的计算，又不乏对实际应用的拓展，让我深切体会到理论与实践的紧密联系。我尤其喜欢书中对电磁波传播机理的阐述，那种从麦克斯韦方程组出发，推导出波动方程，再到分析电磁波在不同介质中的行为，整个过程逻辑严密，层层剥茧，虽然初读时会有些吃力，但一旦理解透彻，那种豁然开朗的成就感是无与伦比的。书中大量的插图和图表更是功不可没，它们将复杂的概念可视化，让那些原本枯燥的公式和定理变得生动有趣，极大地降低了学习门槛。我常常在深夜里，伴着台灯的光晕，沉浸在这本书的海洋中，感受着智慧的闪光。

评分☆☆☆☆☆

评价三： 坦白说，我最初拿到这本《电磁场与电磁波》的时候，心中是有一些忐忑的。毕竟“电磁场”这个词听起来就充满了高深的数学和复杂的物理概念，很容易让人望而生畏。然而，这本书的出色之处就在于它能够有效地化繁为简。作者在讲解每一个概念时，都力求用最直观、最易懂的语言来描述，即便是复杂的麦克斯韦方程组，也被拆解成一个个相对容易理解的物理过程。我特别欣赏书中用类比和故事化的方式来引入一些抽象的概念，比如用“河流”来比喻电场线，用“漩涡”来比喻磁场旋度，这些生动的比喻让我能够更容易地在大脑中构建起相应的物理图像。而且，书中提供的例题和习题设计非常合理，从基础的数值计算到分析性的问题，覆盖面很广，能够有效地检验我对知识的掌握程度。更重要的是，它不仅仅是知识的传递，更是在引导我如何去思考，如何去分析问题，如何将所学的理论应用到实际的工程场景中去。

评分☆☆☆☆☆

评价五： 作为一名学习信息与通信工程专业的学生，我深知电磁场与电磁波理论的重要性，它就像是信息时代的基石。在众多同类教材中，这本《高等院校信息与通信工程系列教材：电磁场与电磁波》无疑是一本杰出的作品。它的内容编排逻辑清晰，从最基础的静电场和静磁场，到复杂的动态场和电磁波的传播，循序渐进，环环相扣。我尤其欣赏书中对数学工具的运用，并没有生硬地罗列公式，而是深入浅出地解释了数学工具与物理概念之间的内在联系。例如，在讲解矢量分析时，作者会详细阐述散度和旋度的物理意义，以及它们在描述场分布和场变化中的作用。书中大量的工程实例和仿真分析，更是让我体会到理论知识的实际应用价值，例如，如何利用电磁场理论分析天线的设计、如何理解电磁兼容性问题等。这些内容不仅拓展了我的视野，也激发了我对未来学习和研究方向的思考。此外，书中对一些前沿问题的探讨，比如电磁波在光纤中的传输、微波器件的设计等，也为我指明了进一步深入学习的方向。

评分☆☆☆☆☆

评价四： 这本书在内容编排上，我认为是非常有匠心独运的。它并没有像一些教材那样，将所有内容一股脑地堆砌在一起，而是有条不紊，层层递进。从最基础的电荷、电场、磁场开始，逐步过渡到电磁场的动态行为，再到电磁波的产生、传播和辐射。作者在讲解每一个章节时，都会先点明本章的核心概念和学习目标，这对于我们这些需要快速掌握知识点的学生来说，非常有帮助。我尤其喜欢书中对电磁波的分类和特性分析的部分，对于不同频率、不同介质下的电磁波传播，都有细致的阐述，这对于理解无线通信、雷达等技术至关重要。书中还穿插了一些重要的历史发展和人物介绍，例如麦克斯韦和他的伟大贡献，这不仅增加了阅读的趣味性，也让我们对科学的发展有了更深刻的认识。习题部分的设计也是非常人性化的，既有巩固基础的简单题，也有需要深入思考的综合题，还有一些开放性的探讨性问题，这能够有效地锻炼我们的独立思考和解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

评价二： 作为一名已经接触过一段时间电磁场理论的学生，我一直寻求一本能够系统梳理知识体系，并能够引导我深入思考的书籍。这本书正好满足了我的需求。它在基础概念的铺陈上循序渐进，但在对核心理论的解读上却丝毫不含糊。例如，在讲解矢量微积分时，作者并没有简单地给出公式，而是深入剖析了其在物理意义上的含义，以及如何与散度和旋度这些概念相结合。尤其让我印象深刻的是对坡印廷矢量部分的讲解，不仅仅是公式的推导，更是从能量守恒的角度去理解电磁场的能量流动，这种深层次的理解对于解决实际问题至关重要。书中对于各种边界条件的讨论也十分详尽，这在我解决具体的工程问题时提供了极大的便利。我发现，很多时候，问题的关键就隐藏在边界条件的设定上，而这本书在这方面提供了非常扎实的理论基础。另外，书中还涉及了一些近代电磁学的发展，比如光学的一些基本现象是如何用电磁场理论来解释的，这让我看到了电磁场理论的广阔应用前景，也激发了我进一步探索的兴趣。

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