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第一章矢量分析1

第一节 标量场和矢量场1

一、标量场与矢量场的概念1

二、标量场的等值面1

三、矢量场的矢量线1

第二节 标量场的梯度3

一、方向导数3

二、梯度3

第三节 矢量场的散度6

一、通量6

二、散度6

三、散度定理7

一、环量与环量强度9

第四节 矢量场的旋度9

二、旋度10

三、斯托克斯定理11

第五节 二阶微分运算 格林公式13

一、两个零恒等式13

二、拉普拉斯运算13

三、格林公式14

第六节 亥姆霍兹定理14

一、亥姆霍兹定理14

二、矢量场的分类14

第七节 圆柱面坐标系16

一、圆柱面坐标系与直角坐标系的关系16

二、矢量微元、面积元和体积元18

三、梯度、散度、旋度和拉普拉斯运算18

一、球面坐标系与直角坐标系的关系21

第八节 球面坐标系21

二、矢量微元、面积元和体积元22

三、梯度、散度、旋度和拉普拉斯运算22

习题24

第二章麦克斯韦方程26

第一节 麦克斯韦方程组26

一、麦克斯韦方程组的微分形式26

二、麦克斯韦方程组的积分形式27

三、电流连续性方程27

四、静态场27

五、时变电磁场28

第二节 本构关系29

第三节 电磁场的边界条件31

一、边界条件的一般形式31

二、两种常用的特殊情况33

第四节 正弦电磁场35

一、时谐量的复数表示35

二、复矢量36

三、时间平均值36

四、麦克斯韦方程组的复数形式37

第五节 电磁能流与能量38

一、坡印廷定理38

二、坡印廷矢量39

三、平均能流密度矢量40

习题41

第三章平面电磁波44

第一节 无损耗媒质中的均匀平面波44

一、波动方程44

二、均匀平面波46

三、均匀平面波的能量及能流49

第二节 波的极化51

一、极化的概念51

二、波的极化51

第三节 损耗媒质中的平面波55

一、损耗媒质中的波动方程55

二、低损耗电介质中的波58

三、良导体中的波58

习题63

第四章平面波的反射与透射66

第一节 均匀平面波对平面分界面的垂直入射66

一、对理想导体的垂直入射66

二、对完纯介质的垂直入射69

一、各区域的场量及边界条件74

第二节 均匀平面波对多层介质分界面的垂直入射74

二、总场的波阻抗76

第三节 均匀平面波对分界平面的斜入射78

一、沿任意方向传播的平面电磁波78

二、均匀平面波在媒质分界平面上的斜入射81

习题90

第五章波导与谐振腔96

第一节 沿均匀导波系统的波的一般特性96

一、方程及波的分类96

二、TEM波98

三、TM波99

四、TE波101

第二节 矩形波导103

一、矩形波导中的TM波103

二、矩形波导中的TE波106

三、主模与单模传输109

第三节 平行板波导111

一、平行板波导中的TE波112

二、平行板波导中的TM波114

第四节 介质波导116

第五节 谐振腔119

一、TMm、？、p模120

二、TEm、？、p模121

三、谐振腔的品质因素122

习题123

第六章传输线126

第一节 分布参数的概念126

二、传输线方程及其解127

一、传输线的物理模型——等效电路127

第二节 传输线方程127

第三节 传输线上波的传输特性参数131

一、特性阻抗131

二、传播常数133

三、相速134

第四节 传输线的阻抗和反射系数135

一、阻抗135

二、反射系数136

第五节 传输线工作状态的分析138

一、行波状态139

二、驻波状态139

三、混合波状态141

四、传输功率及功率容量142

一、圆图的基本构成原理145

第六节 圆图及其应用145

二、圆图的基本应用150

第七节 传输线的阻抗匹配152

一、用四分之一波长阻抗变换器作阻抗匹配152

二、用单短截线匹配153

三、用双短截线匹配154

习题156

第七章天线161

第一节 矢量位和标量位函数161

第二节 基本振子的辐射场163

一、电基本振子163

二、磁基本振子165

一、辐射方向图166

第三节 天线的电参数166

二、效率169

三、增益系数169

四、阻抗170

五、极化170

第四节 线形天线的基本形式171

一、对称振子天线171

二、对称半波天线174

第五节 天线阵175

一、方向性相乘原理175

二、几种常见的二元阵177

第六节 引向天线180

一、引向天线的工作原理180

二、引向天线的电参数182

三、引向天线的尺寸选择184

四、引向天线的馈电方法186

第七节 对数周期天线188

第八节 面形天线190

一、分析面形天线辐射场的基本方法191

二、几种常用的面形天线191

习题196

第八章电磁波的其它论题198

第一节 瑞利(Rayleigh)散射198

一、瑞利散射的基本分析198

二、总的散射截面199

三、后向散射截面200

第二节 多普勒效应201

第三节 高斯波束203

一、等离子体中的电磁波205

第四节 各向异性媒质中的电磁波205

二、铁氧体中的电磁波208

习题210

第九章静态场211

第一节 静电场的方程与边界条件211

二、静电场的方程211

二、静电场的边界条件212

三、高斯定律及应用213

第二节 静电位215

一、电位的定义215

二、电位差215

三、电位的微分方程216

四、电位的表达式216

六、电位的边界条件217

五、电场表达式217

第三节 静电场能量222

一、电场能量222

二、电荷系统的静电场能量222

第四节 电容224

一、电容的定义224

二、电容的计算224

第五节 恒定电场227

一、恒定电场的基本方程227

二、恒定电场的边界条件227

三、焦耳定律228

四、电阻229

五、恒定电场与静电场的比拟229

二、恒定磁场的边界条件233

第六节 恒定磁场的基本方程和边界条件233

一、恒定磁场的基本方程233

第七节 矢量磁位236

一、矢量磁位的定义236

二、矢量磁位的微分方程237

三、矢量磁位的表达式237

四、磁场的表达式238

五、矢量磁位的边界条件238

第八节 磁场能量241

一、磁场能量241

二、电流回路系统的能量241

第九节 电感242

一、自感242

二、互感242

三、纽曼公式243

习题247

第十章边值问题254

第一节 边值问题的分类254

第二节 唯一性定理256

第三节 镜像法257

一、导体平面的镜像257

二、导体球面的镜像259

三、导体圆柱面的镜像261

四、介质平面镜像264

第四节 分离变量法269

一、直角坐标系中的分离变量法270

二、圆柱坐标系中的分离变量法274

三、球坐标系中的分离变量法278

一、差分方程的导出280

第五节 有限差分法280

二、差分方程的求解281

第六节 有限元法284

一、边值问题的泛函极值284

二、泛函极值问题的离散化285

习题288

附录一 重要的矢量公式292

附录二 物理量和单位294

附录三 常用物理常数297

附录四 常用介质材料的主要性能298

附录五 我国矩形与扁矩形波导管的标准尺寸299

附录六 常用同轴线参数表302

习题答案305

参考文献316