《工程电磁场与电磁波》通过精炼的内容与清晰的概念,详细地介绍了电磁场与电磁波理论所涉及的基本原理、基本规律、基本分析方法和基本计算方法,突出了电磁场与电磁波理论的实用性。
《工程电磁场与电磁波》共分10章,包括矢量分析基础、电磁场的基本物理量与定律、静态电磁场中的介质、静态场的边值问题、时变电磁场、平面波、导行波、电磁波辐射的基本概论、电磁仿真软件——Ansoft HFSS以及电磁波应用系统。每章均精选了能够涵盖教学核心内容的例题与习题,难易程度适中,便于读者巩固教材内容。
《工程电磁场与电磁波》可作为电子与信息类专业本科生、研究生及从事微波工程、电磁测量、无线电技术等领域技术人员的教材,也可以作为有关科技人员的参考书。

**篇 场波基础篇
第l章 矢量分析基础
1.1 标量与矢量
1.1.1 标量与矢量
1.1.2 标量场与矢量场
1.2 矢量的运算
1.2.1 矢量的代数运算
1.2.2 矢量乘
1.2.3 矢量函数求导
1.2.4 矢量函数积分
1.3 标量场的方向导数和梯度
1.3.1 标量场的等值面与等值线
1.3.2 标量场的方向导数
1.3.3 标量场的梯度
1.3.4 哈密顿算子
1.4 矢量场的散度及高斯散度定理
1.4.1 矢量线
1.4.2 矢量场的通量
1.4.3 矢量场的散度
1.4.4 高斯散度定理
1.4.5 格林定理
1.5 矢量场的旋度及斯托克斯定理
1.5.1 环量
1.5.2 旋度
1.5.3 斯托克斯定理
1.6 曲面坐标系
1.6.1 直角坐标系
1.6.2 圆柱坐标系
1.6.3 球坐标系
1.7 亥姆霍兹定理
小结
习题

第2章 电磁场的基本物理量与定律
2.1 电场基本规律
2.1.1 电荷与电荷分布
2.1.2 库仑定律与电场强度
2.1.3 电位
2.1.4 电偶极子
2.1.5 高斯定理及电位移矢量
2.1.6 泊松方程和拉普拉斯方程
2.2 磁场基本定律
2.2.1 电流与电流密度
2.2.2 欧姆定律
2.2.3 焦耳定律
2.2.4 电流连续性方程
2.2.5 安培力定律与磁感应强度
2.2.6 磁通连续性定理与安培环路定律
2.2.7 矢量磁位
小结
习题二

第二篇 场波理论篇
第3章 静态电磁场中的介质
3.1 静电场中的导体
3.2 静电场中电介质的极化
3.2.1 物质的分类
3.2.2 介质的极化
3.2.3 极化强度与束缚电荷
3.2.4 极化介质产生的电位
3.3 介质中的静电场方程
3.3.1 介质中的高斯定理
3.3.2 介质的分类
3.3.3 介电常数
3.4 导体系统中的电容
3.4.1 孤立导体的电容
3.4.2 双导体电容器的电容
3.4.3 电位系数、电容系数及部分电容
3.5 静电场的能量与电场力
3.5.1 静电能
3.5.2 静电力
3.6 物质的磁化
3.6.1 磁偶极子
3.6.2 分子电流及分子磁矩
3.6.3 磁化强度
3.6.4 磁化电流
3.7 磁介质中的磁场方程
3.7.1 磁介质中的安培环路定理
3.7.2 磁介质的磁导率
3.8 标量磁位
3.9 电感
3.9.1 磁链
3.9.2 互感
3.9.3 自感
3.10 磁场能量与磁场力
3.10.1 磁场能量
3.10.2 磁场力
小结
习题三

第4章 静态场的边值问题
4.1 恒定电磁场的边界条件
4.1.1 静电场的边界条件
4.1.2 恒定电流场的边界条件
4.1.3 恒定磁场的边界条件
4.2 边值问题
4.2.1 边值问题的分类
4.2.2 **性定理
4.2.3 镜像法
4.2.4 分离变量法
4.2.5 有限差分法
4.2.6 有限元法
小结
习题四

第5章 时变电磁场
5.1 法拉第电磁感应定律
5.2 位移电流与安培-麦克斯韦全电流定律
5.2.1 位移电流
5.2.2 全电流连续性原理
5.2.3 安培-麦克斯韦全电流定律
5.3 麦克斯韦方程组及其辅助方程
5.3.1 麦克斯韦方程组
5.3.2 麦克斯韦方程的辅助方程一一结构方程
5.4 时谐电磁场
5.4.1 时谐电磁场的复数表示方法
5.4.2 麦克斯韦方程组的复数形式
5.4.3 时谐电磁场中的介质特性
5.4.4 介质的分类
5.5 时变电磁场的边界条件
5.5.1 一般情况
5.5.2 两种重要的特殊情况
5.5.3 时变电磁场的**性定理
5.5.4 洛伦兹力
5.6 坡印廷定理和坡印廷定理矢量_
5.6.1 坡印廷定理
5.6.2 坡印廷矢量
5.6.3 复坡印廷矢量
5.6.4 复数形式的坡印廷定理
5.7 波动方程
5.7.1 一般波动方程
5.7.2 时谐电磁场的波动方程
5.8 时变电磁场的位函数——矢量位和标量位
5.8.1 矢量位和标量位
5.8.2 矢量位和标量位满足的方程
小结
习题五

第6章 平面波
6.1 基本概念
6.2 理想介质中的平面波
6.2.1 理想介质中波动方程的均匀平面波解I_
6.2.2 均匀平面波的传播参数及传播特性
6.3 导电介质中的平面波
6.3.1 导电介质中平面波的传播参数及传播特性
6.3.2 两种典型导电介质中平面波的传播特性
6.4 电磁波的极化
6.4.1 极化的概念
6.4.2 平面波的极化形式
6.4.3 平面波的三种极化形式之间的关系
6.4.4 电磁波极化在工程中的应用

第三篇 场波应用篇
第7章 导行波
第8章 电磁波辐射的基本概论
第9章 电磁仿真软件——Ansoft HFSS
第10章 电磁波应用系统
附录A 有关物理量和单位符号
附录B 重要的矢量分析公式
参考文献
……

电磁场与电磁波课程是电子信息工程、通信工程、电子科学技术类专业学生的一门非常重要的基础课程。其理论知识涉及通信、广播、电视、导航、雷达、遥感、测控、电子对抗、电子仪器、测量系统乃至电力、交通、农业、**卫生等国民经济领域,可见电磁场及电磁波理论覆盖范围之大,涉及内容之广泛。同时,电磁场与电磁波又是新兴学科的孕育点。基于该课程概念抽象,分析问题所需数学知识较多的特点,本教材以“工程应用型人才培养”为目标,基于作者多年从事电磁场与电磁波教学和科研工作的经验,结合教材内容的安排,突出课程**及各章节关键知识点,并以工程实际应用为背景,优选国内、外**教材及学习指导编著而成,旨在帮助学生掌握电磁场与电磁波的重要环节,加深并巩固对其基本理论知识的理解,并提高学生的抽象思维能力和科技创新能力,使其具备广泛的电磁场与电磁波理论知识。并且,通过掌握电磁场及电磁波知识,可以培养学生严谨的科学作风,树立缜密的科学观念,并培养其抽象思维能力及创新精神,从而造就具有高素质和创新能力的工程应用复合型人才。在一些先进的工业**,各高等院校及科研机构已经将电磁场及电磁波理论作为电子与信息类专业必修的基础课程。
本教材将静态场作为交变场的特例,并作简单介绍,而以交变场为**,以天线和波导为研究对象,结合场分布特性来介绍电磁波在工程实际中的应用。本教材在内容安排上主要分为场波基础篇、场波理论篇及场波应用篇,从而使得教材内容安排合理、知识点清晰、**内容突出,将基本概念、基本电磁定律与电磁学的实际应用结合,避免传统教材内容晦涩的弊端,激发学生学习电磁场与电磁波的兴趣,并为后续相关课程作理论知识及技术上的铺垫。
本教材对象为电子与信息类专业本科生、研究生及从事微波工程、电磁测量、无线电技术等领域技术人员,教材同时涵盖电磁场理论、微波技术内容。教材选材涉及与网络通信有关的电磁理论及技术,其深度和广度较其他同类教材有所加强。在教材内容安排上注重电磁理论基础,同时注意与工程应用相结合,尤其注重与网络、通信应用的结合,以实现培养工程应用人才的目的。本教材免费提供配套教学电子课件,联系方式:zhihua21cn@163.com。
本书第1~6章由姜宇编写,第7、8章由中国电子科技集团公司第四十九研究所副所长、**工程师吴亚林编写,第9章由姜弢编写,第10章由杨晓冬编写,*后由姜宇负责全书的统稿工作。在本书的编写过程中,特别感谢郭黎利教授于百忙之中担任本书的主审,并提出许多有价值的修改意见。感谢硕士研究生肖鸿、高红友、刘兴鹏、滕巍、刘福平、于少鹏、自学伟、高鑫、靳中银打印了部分手稿,并绘制了全部图稿。本书出版得到哈尔滨工程大学信息与通信工程学院以及电子科学技术研究所全体同仁的大力支持,编者一并致以诚挚的谢意!由于编者水平有限,错误及不当之处在所难免,恳请批评指正。