電磁學

目錄

第1章自由空間的靜電場

1.1庫侖定律

1.2電場強度矢量的定義

1.3連續(xù)電荷分布

1.4體積分和面積分

1.5給定電荷分布下的電場強度矢量

1.6電標量位的定義

1.7給定電荷分布的電位

1.8電壓

1.9靜電場中電場和電位之間的微分關系

1.10梯度

1.11三維和二維電偶極子

1.12高斯定律及其證明

1.13高斯定律的應用

1.14高斯定律的微分形式

1.15散度

1.16靜電場中的導體

1.17帶電導體產生的電場和電位的分析

1.18靜電屏蔽

1.19任意形狀金屬體的電荷分布

1.20帶電金屬體數(shù)值分析的矩量法

1.21鏡像理論

問題

第2章電介質、電容和電能量

2.1電介質的極化

2.2極化矢量

2.3束縛體電荷密度和面電荷密度

2.4極化電介質產生的電場和電位的分析

2.5廣義高斯定律

2.6電介質材料的性質

2.7靜電場的麥克斯韋方程

2.8線性、各向同性和均勻媒質中的靜電場

2.9電介質電介質的邊界條件

2.10泊松方程和拉普拉斯方程

2.11拉普拉斯方程數(shù)值解法的有限差分法

2.12電容器電容的定義

2.13均勻電介質電容器的分析

2.14不均勻電介質電容器的分析

2.15靜電系統(tǒng)的能量

2.16電場能量密度

2.17靜電系統(tǒng)的電介質擊穿

問題

第3章恒定電流

3.1電流密度矢量和電流強度

3.2電導率與局部形式的歐姆定律

3.3導體的損耗和焦耳定律的局部形式

3.4連續(xù)性方程

3.5恒定電流的邊界條件

3.6恒定電流場的電荷分布

3.7弛豫時間

3.8電阻、歐姆定律和焦耳定律

3.9電導和電容之間的對偶

3.10外部電能體積源和電源

3.11不均勻非理想電介質電容器的分析

3.12載有恒定電流的有損傳輸線的分析

3.13接地電極

問題

第4章自由空間的靜磁場

4.1磁場力和磁通密度矢量

4.2畢奧薩伐爾定律

4.3給定電流分布的磁通密度矢量

4.4安培定律的公式

4.5安培定律的應用

4.6安培定律的微分形式

4.7旋度

4.8磁通守恒定律

4.9磁矢量位

4.10安培定律的證明

4.11磁偶極子

4.12洛倫茲力與霍爾效應

4.13磁場力的計算

問題

第5章媒質中的靜磁場

5.1磁化矢量

5.2導磁材料的性能和分類

5.3磁化體電流和面電流密度

5.4廣義安培定律

5.5導磁材料的磁導率

5.6靜磁場的麥克斯韋方程和邊界條件

5.7磁場的鏡像理論

5.8磁化曲線與磁滯

5.9磁路——基本分析假設

5.10磁路的基爾霍夫定律

5.11非時變電磁場的麥克斯韋方程

問題

第6章慢時變電磁場

6.1感應電場強度矢量

6.2慢時變電場與磁場

6.3法拉第電磁場感應定律

6.4慢時變電磁場的麥克斯韋方程

6.5變壓器感應的計算

6.6由于運動產生的電磁感應

6.7總電磁感應

6.8渦流

問題

第7章電感和磁場能量

7.1自感

7.2互感

7.3磁耦合電路的分析

7.4載流導體的磁場能量

7.5磁場能量密度

7.6從磁場能量計算內電感與外電感

問題

第8章快時變電磁場

8.1位移電流

8.2快時變電磁場的麥克斯韋方程

8.3電磁波

8.4快時變電磁場的邊界條件

8.5快時變電流連續(xù)性方程的不同形式

8.6時諧電磁場

8.7時諧場量與電路量的復數(shù)表示

8.8復數(shù)域的麥克斯韋方程

8.9洛倫茲電磁位函數(shù)

8.10復域中高頻位函數(shù)和場計算

8.11坡印廷定理

8.12復坡印廷矢量

問題

第9章均勻平面電磁波

9.1波動方程

9.2均勻平面波的近似

9.3均勻平面波的時域分析

9.4時諧均勻平面波和復數(shù)域分析

9.5電磁波譜

9.6任意方向的均勻TEM波

9.7有損媒質中的時諧波理論

9.8基本傳播參數(shù)的明確表達式

9.9良電介質中波的傳播

9.10良導體中波的傳播

9.11集膚效應

9.12等離子體中波的傳播

9.13色散和群速度

9.14電磁波的極化

問題

第10章平面波的反射與透射

10.1理想導電平面上的垂直入射

10.2在可穿透交界面的垂直入射

10.3良導體的表面電阻

10.4用攝動法計算小損耗

10.5理想導體上的斜入射

10.6矩形波導的概念

10.7電介質邊界上的斜入射

10.8總內反射和布魯斯特角

10.9多層媒質中的波傳播

問題

第11章傳輸線的場分析

11.1均勻電介質的無損耗傳輸線中的TEM波

11.2橫向平面中的靜電場和靜磁場分布

11.3傳輸線導體的電流和電荷

11.4雙導體傳輸線的分析

11.5低損耗傳輸線

11.6傳輸線導體和電介質的衰減系數(shù)

11.7傳輸線的高頻內電感

11.8傳輸線的原電路參數(shù)和副電路參數(shù)的計算

11.9非均勻電介質的傳輸線

11.10多層印制電路板

問題

第12章傳輸線的電路分析

12.1電報方程及其在復域中的解

12.2無損耗傳輸線的電路分析

12.3低損耗傳輸線的電路分析

12.4傳輸線的反射系數(shù)

12.5傳輸線的功率計算

12.6傳輸線的阻抗

12.7傳輸線電壓和電流的完整解

12.8短路、開路和匹配傳輸線

12.9傳輸線諧振器

12.10低損耗諧振器的品質因數(shù)

12.11史密斯圖的構建和基本性質

12.12利用史密斯圖的傳輸線電路分析

12.13傳輸線的暫態(tài)分析

12.14一對戴維南等效電源和傳輸線暫態(tài)反射系數(shù)

12.15具有純電阻終端的傳輸線的階躍響應

12.16脈沖激勵的傳輸線分析

12.17彈跳圖

12.18電抗或非線性終端的暫態(tài)響應

問題

第13章波導和諧振腔

13.1基于平面波的多次反射矩形波導的分析

13.2行波和消散波

13.3波導主模式

13.4矩形波導的一般TE模式分析

13.5矩形波導中的TM模式

13.6任意波導模式的截止頻率

13.7TE波和TM波的波阻抗

13.8沿波導的功率流

13.9低損耗波導

13.10波導色散和波速

13.11波導耦合器

13.12矩形諧振腔

13.13存儲在諧振腔中的電磁能量

13.14低損耗矩形諧振腔的品質因數(shù)

問題

第14章天線和無線通信系統(tǒng)

14.1赫茲偶極子的電磁位函數(shù)和場矢量

14.2遠場和近場

14.3任意天線的遠場計算步驟

14.4輻射功率、輻射電阻、天線損耗和輸入阻抗

14.5天線特征輻射函數(shù)和輻射方向圖

14.6天線的方向性系數(shù)和增益

14.7天線的極化

14.8導線偶極天線

14.9理想導電接地平面上方的天線鏡像理論

14.10單極天線

14.11磁偶極(小環(huán))天線

14.12接收天線理論

14.13天線有效孔徑

14.14無線鏈接弗利斯傳輸公式

14.15天線陣列

問題

附錄A物理量、符號、單位和常數(shù)

附錄B數(shù)學公式和恒等式

附錄C矢量代數(shù)和微積分

附錄D部分習題答案