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丁君,西北工业大学教授、博士生导师,研究方向为电磁计算、天线理论与设计、微波电路设计、电磁兼容。
郭陈江,西北工业大学教授、博士生导师,研究方向为电磁理论、天线理论与设计、微波电路设计、电磁兼容。
以电磁学的数学基础矢量分析及电磁学的普遍规律麦克斯韦方程组为起点,然后分别对静态场和时变场进行介绍。
突出对基础和概念的重视,增加了部分概念阐述和新的例题和图示,对所有名词和概念给出了明确的定义,清楚的概念。
对叠加原理、对偶原理和唯一性定理的论述颇具特色,其中特别突出了电与磁的对偶性及唯一性定理在实际求解问题中的应用。
对于“场论与路论的关系”这一章做了修订和重新编排,突出了场论与路论的统一关系,明确指出场论是一切宏观电磁现象遵循的普遍规律,而路论则是静态或准静态条件下由场论推出的特例。
课程资源
《工程电磁场与电磁波(第2版)》是中国大学大学MOOC上西北工业大学“电磁场与电磁波”在线开放课程的配套教材。
《工程电磁场与电磁波(第2版)》有配套的Abook数字课程,该课程包含31个教学视频。
体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用...
从科学的角度来说,电磁波是能量的一种,凡是能够释出能量的物体,都会释出电磁波。 电与磁可说是一体两面,变动的电会产生磁,变动的磁则会产生电。电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般,因此被称为电磁波,...
从科学的角度来说,电磁波是能量的一种,凡是能够释出能量的物体,都会释出电磁波。产生: 电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面,变动的电会产生磁,变动的磁则会产生电。变化的电场和变化的磁场...
前辅文 绪论 第1章 矢量分析 §1.1 矢量的概念 1.1.1 标量 1.1.2 矢量 §1.2 矢量运算 1.2.1 矢量加法 1.2.2 矢量减法 1.2.3 标量和矢量的乘积 1.2.4 两矢量的标量积 1.2.5 两矢量的矢量积 1.2.6 三矢量的乘积 §1.3 矢量微分元 1.3.1 直角坐标系 1.3.2 圆柱坐标系 1.3.3 球坐标系 1.3.4 广义正交曲线坐标系 §1.4 矢量在不同坐标系中的变换 1.4.1 圆柱坐标系与直角坐标系之间的变换 1.4.2 球坐标系与直角坐标系之间的变换 §1.5 标量场的梯度 1.5.1 标量场的等值面 1.5.2 标量场的梯度 §1.6 矢量场的散度 1.6.1 矢量场的矢线 1.6.2 通量 1.6.3 矢量场的散度 1.6.4 散度定理 §1.7 矢量场的旋度 1.7.1 矢量场的环量 1.7.2 矢量场的旋度 1.7.3 斯托克斯定理 §1.8 重要矢量恒等式 1.8.1 两个零恒等式 1.8.2 拉普拉斯算子 1.8.3 常用的矢量恒等式 习题 第2章 电磁学基本理论 §2.1 电场的基本物理量 2.1.1 电场强度 2.1.2 电位 §2.2 磁场的基本物理量 2.2.1 磁感应强度 2.2.2 矢量磁位 §2.3 安培环路定律 2.3.1 安培环路定律 2.3.2 位移电流 2.3.3 全电流定律 §2.4 法拉第电磁感应定律 2.4.1 法拉第电磁感应定律 2.4.2 法拉第电磁感应定律的推广 §2.5 电流连续性方程 §2.6 高斯定律 2.6.1 电场的高斯定律 2.6.2 磁场的高斯定律 §2.7 麦克斯韦方程组的积分形式 §2.8 麦克斯韦方程组的微分形式 习题 第3章 媒质的电磁性质和边界条件 §3.1 电场中的导体 3.1.1 静电场中的导体 3.1.2 恒定电场中的导体 3.1.3 电导率 §3.2 电场中的电介质 3.2.1 电介质的极化 3.2.2 束缚电荷 3.2.3 电位移矢量 §3.3 磁场中的磁介质 3.3.1 物质的磁化 3.3.2 磁场强度 3.3.3 磁介质的分类 §3.4 媒质中的麦克斯韦方程组 §3.5 电磁场的边界条件 3.5.1 电场法向分量的边界条件 3.5.2 电场切向分量的边界条件 3.5.3 标量电位的边界条件 3.5.4 磁场法向分量的边界条件 3.5.5 磁场切向分量的边界条件 3.5.6 矢量磁位的边界条件 3.5.7 标量磁位的边界条件 3.5.8 电流密度的边界条件 习题 第4章 静态场分析 §4.1 静态场特性 4.1.1 静态场的麦克斯韦方程 4.1.2 静电场基本方程 4.1.3 恒定电场基本方程 4.1.4 恒定磁场基本方程 §4.2 泊松方程和拉普拉斯方程 4.2.1 静电场的泊松方程和拉普拉斯方程 4.2.2 恒定电场的拉普拉斯方程 4.2.3 恒定磁场的矢量泊松方程 §4.3 静态场的重要原理和定理 4.3.1 对偶原理 4.3.2 叠加原理 4.3.3 唯一性定理 §4.4 镜像法 4.4.1 点电荷对无限大接地导体平面的镜像 4.4.2 线电荷对无限大接地导体平面的镜像 4.4.3 点电荷对无限大介质平面的镜像 4.4.4 线电流对无限大磁介质平面的镜像 4.4.5 点电荷对半无限大接地导体角域的镜像 4.4.6 点电荷对导体球面的镜像 4.4.7 线电荷对导体圆柱面的镜像 4.4.8 带有等量异号电荷的平行长直导体圆柱间的镜像 §4.5 分离变量法 4.5.1 直角坐标系中的分离变量法 |
4.5.2 圆柱坐标系中的分离变量法 4.5.3 球坐标系中的分离变量法 §4.6 复变函数法 4.6.1 复变函数的性质 4.6.2 复变函数法 4.6.3 保角变换法 习题 第5章 场论和路论的关系 §5.1 引言 §5.2 场论与路论的统一关系 5.2.1 欧姆定律 5.2.2 焦耳定律 5.2.3 基尔霍夫定律和麦克斯韦方程 §5.3 电阻 §5.4 电容 5.4.1 双导体的电容 5.4.2 部分电容 §5.5 电感 5.5.1 自感 5.5.2 互感 §5.6 电磁场的能量 5.6.1 电场的能量 5.6.2 磁场的能量 习题 第6章 平面电磁波 §6.1 引言 §6.2 时变电磁场波动方程 §6.3 均匀平面波在无耗介质中的传播 6.3.1 波动方程的解 6.3.2 相位常数和相速 6.3.3 本质阻抗 6.3.4 坡印廷矢量 §6.4 均匀平面波在有耗媒质中的传播 6.4.1 复介电常数和复本质阻抗 6.4.2 波动方程及其解 6.4.3 衰减系数和相位常数 6.4.4 相速和群速 6.4.5 低损耗媒质和高损耗媒质 §6.5 平面电磁波的极化特性 6.5.1 线极化波 6.5.2 圆极化波 6.5.3 椭圆极化波 6.5.4 极化的分解 §6.6 均匀平面波对平面边界的垂直入射 6.6.1 对理想导体表面的垂直入射 6.6.2 对无限大理想介质分界面的垂直入射 6.6.3 对无限大有耗媒质分界面的垂直入射 §6.7 多层介质分界面上的垂直入射 6.7.1 边界条件法 6.7.2 等效阻抗法 §6.8 均匀平面波对平面边界的斜入射 6.8.1 沿任意方向传播的均匀平面波 6.8.2 垂直极化波的斜入射 6.8.3 平行极化波的斜入射 6.8.4 波的全反射 6.8.5 波的全透射 习题 第7章 规则波导和空腔谐振器 §7.1 规则波导中电磁波的一般特性 7.1.1 横电磁(TEM)波 7.1.2 横磁(TM)波和横电(TE)波 §7.2 矩形波导 7.2.1 TE波 7.2.2 TM波 7.2.3 矩形波导的传输特性 §7.3 矩形波导中的主模 7.3.1 TE10模的场分量 7.3.2 TE10模的特点 7.3.3 矩形波导中的功率传输 7.3.4 波导损耗 §7.4 圆柱形波导 7.4.1 TM波 7.4.2 TE波 7.4.3 圆波导中的传输损耗 7.4.4 圆波导的三个主要模式 §7.5 空腔谐振器 7.5.1 矩形空腔谐振器 7.5.2 圆形空腔谐振器 7.5.3 谐振波长 7.5.4 品质因数 7.5.5 圆形谐振腔的三种常用谐振模式 习题 第8章 电磁波的辐射 §8.1 引言 §8.2 滞后位 §8.3 电偶极子的辐射 8.3.1 电偶极子的电磁场 8.3.2 近区场和远区场 §8.4 电偶极子的辐射特性 8.4.1 方向性函数和方向图 8.4.2 辐射功率和辐射电阻 8.4.3 方向性系数和半功率波瓣宽度 8.4.4 效率与增益 8.4.5 频带宽度和极化方式 §8.5 磁偶极子的辐射 8.5.1 对偶原理的应用 8.5.2 磁偶极子的辐射场 §8.6 对称振子天线的辐射 8.6.1 对称振子天线的辐射场 8.6.2 半波振子天线的辐射特性 §8.7 天线阵的辐射 8.7.1 二元阵的辐射场 8.7.2 均匀直线阵 习题 附录一 符号表 附录二 国际单位制(SI) 索引 参考书目 |
(注:目录排版顺序为从左列至右列)
《工程电磁场与电磁波(第2版)》共分八章,具体内容为:第1章矢量分析、第2章电磁学基本理论、第3章媒质的电磁性质和边界条件、第4章静态场分析、第5章场论和路论的关系、第6章平面电磁波、第7章规则波导和空腔谐振器、第8章电磁波的辐射。
《工程电磁场与电磁波(第2版)》是编者结合教学及教学改革实践经验,吸收读者意见,为适应新的教学环境对第1版教材进行修订而成。
第2版教材与第1版相比,做了如下修订:
1.对全书的概念、原理、定律及专业名词进行了梳理和确认,修订和增补了部分概念阐述和新的例题和图示,所有名词和概念均给出了明确的定义。
2.对第5章场论与路论的关系进行了结构调整,首先讨论了欧姆定律、焦耳定律和基尔霍夫定律与电磁场理论的统一关系,然后介绍了如何用电磁场理论推导和计算电路元件的电阻、电容和电感,最后增补了电磁场的能量推导和计算。
3.在第6章平面电磁波中,讨论平面波的斜入射时,增加了沿任意方向传播的平面电磁波的表达形式和传播规律的内容,使随后的斜入射的入射波、反射波和折射波的表示顺理成章。
4.在第7章规则波导和空腔谐振器中,增加了波导主要模式的特性及应用的内容。
5.在第8章电磁波的辐射中,增补了天线的效率、增益、频带宽度和极化方式等主要技术参数的介绍,以及均匀线阵的辐射特点分析和综合控制等内容。
该书第1、2、3、4、6章由丁君编写,第5、7、8章由郭陈江编写,全书由丁君统稿。该书在编写的过程中得到了西北工业大学教务处的支持以及西北工业大学电子信息学院教师的帮助。该书由西安电子科技大学梁昌洪教授进行审阅,并提出了意见和建议。
2019年11月25日,《工程电磁场与电磁波(第2版)》由高等教育出版社出版。
电磁场与电磁波课程学习心得的 (2)
电磁场与电磁波课程学习心得 入大三又学习到许多新的知识, 尤其对电磁场与电磁波有深深的感 觉,实话说这门课真的不太易懂。学习中有深深地难度,不过经过半 年的学习,总的来说还是深有感触。电磁场与电磁波课程体系严谨, 公式繁多,推导复杂,概念抽象,难以理解。因此在学习之前不仅要 有一个正确的学习态度, 还要根据本课程的特点有针对性的采取一些 科学的学习方法。只有两者有机地结合,才能获得富有成效的学习。 电磁场与电磁波内容复杂,理解难度大,因此十分有必要进行课 前预习,对将要学习的内容获得整体上的认知, 否则就很可能在听课 时不知所云。 本课程有大量的电磁学公式, 而课本中针对这些公式的大量繁杂 的数学推导和证明又常常使我们无所适从, 一头雾水。若一味地研究 其数学原理和证明过程就会很容易陷入其中, 迷失方向,从而忽略了 对公式本身的理解。 这样在解决实际问题的时候, 根本无法抓住问题 的本质所
电磁场与电磁波复习重点
. . 电磁场与电磁波知识点要求 第一章 矢量分析和场论基础 1、理解标量场与矢量场的概念; 场是描述物理量在空间区域的分布和变化规律的函数。 2、理解矢量场的散度和旋度、标量场的梯度的概念,熟练掌握散度、旋度和梯度的计算公 式和方法(限直角坐标系) 。 梯度: x y z u u u u x y z e e e , 物理意义:梯度的方向是标量 u 随空间坐标变化最快的方向; 梯度的大小:表示标量 u 的空间变化率的最大值。 yx zAA A x y z A 散度:单位空间体积中的的通量源,有时也简称为源通量密度, 高斯定理: ( ) ( )V S dV dA A S, x y z y yx xz z x y z x y z A AA AA A x y z y z z x x y A A A e e e A e e e 旋度:其数值为某点的环流量面密度的最大值, 其方向为取得环量密度最
“电磁场与电磁波”是电子信息和通信等专业的一门技术基础课。《工程电磁场与电磁波》就是为这门课程编写的教材(参考学时76学时)。《工程电磁场与电磁波》由西北工业大学具有丰富教学经验的教师编写,在章节编排上与多数教材中采用的传统模式有所不同,先建立电磁学的基本理论——麦克斯韦方程,再分别对静态场和时变场进行讨论。书中对静电场、恒定电场和恒定磁场的知识没有分章编写,而是归纳在“第四章静态场分析”中,进行共性和个性的总结,以免与普通物理学重复。静态场问题主要突出边值问题的求解方法,尤其对镜像法和分离变量法的介绍相当详尽。《工程电磁场与电磁波》具体内容为:第一章矢量分析、第二章电磁学基本理论、第三章媒质的电磁性质和边界条件、第四章静态场分析、第五章场论和路论的关系、第六章平面电磁波、第七章规则波导和空腔谐振器、第八章电磁波的辐射。..
《工程电磁场与电磁波》可供普通高等学校电子信息、通信等专业作为“电磁场与电磁波”课程的教材使用,也可供有关工程技
"电磁场与电磁波"是电子信息和通信等专业的一门技术基础课。《工程电磁场与电磁波》就是为这门课程编写的教材(参考学时76学时)。《工程电磁场与电磁波》由西北工业大学具有丰富教学经验的教师编写,在章节编排上与多数教材中采用的传统模式有所不同,先建立电磁学的基本理论--麦克斯韦方程,再分别对静态场和时变场进行讨论。书中对静电场、恒定电场和恒定磁场的知识没有分章编写,而是归纳在"第四章静态场分析"中,进行共性和个性的总结,以免与普通物理学重复。静态场问题主要突出边值问题的求解方法,尤其对镜像法和分离变量法的介绍相当详尽。《工程电磁场与电磁波》侧重于时变场的分析,对均匀平面波的传播规律、极化特性、能量传递关系、反射和折射规律等进行了详细讨论,并尽量结合工程应用实例。工程电磁场与电磁波》具体内容为:第一章矢量分析、第二章电磁学基本理论、第三章媒质的电磁性质和边界条件、第四章静态场分析、第五章场论和路论的关系、第六章平面电磁波、第七章规则波导和空腔谐振器、第八章电磁波的辐射。..
《工程电磁场与电磁波》可供普通高等学校电子信息、通信等专业作为"电磁场与电磁波"课程的教材使用,也可供有关工程技
《高等学校教材:工程电磁场与电磁波》侧重于时变场的分析,对均匀平面波的传播规律、极化特性、能量传递关系、反射和折射规律等进行了详细讨论,并尽量结合工程应用实例。《高等学校教材:工程电磁场与电磁波》可供普通高等学校电子信息、通信等专业作为“电磁场与电磁波”课程的教材使用,也可供有关工程技术人员参考。