工程電磁場原理

前言

　　《工程電磁場原理》（第1版）自2002年出版以來，已連續(xù)7次印刷，總印數(shù)達2．2萬余冊。正是在這樣的規(guī)模效應激勵下，隨著我國高等教育事業(yè)持續(xù)發(fā)展的歷史進程，遵循與時俱進地深化教學改革成果的指導思想，對原教材的修訂進入議事日程。經(jīng)評審，本書繼續(xù)被列入普通高等教育“十一五”國家級教材規(guī)劃?！　‘斍?，在經(jīng)濟全球化、工程技術(shù)的國際合作與交流日趨頻繁的背景下，不斷完善我國高等工程教育質(zhì)量，提升我國高等工程教育的國際競爭力，是我國高等教育事業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要目標任務之一。“電磁場”課程作為電氣信息類專業(yè)本科生必修的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，其定位為面向國際化工程教育，應為電氣信息類學生的專業(yè)課學習提供必備的知識基礎(chǔ)，并服務于高素質(zhì)創(chuàng)新型科技人才培養(yǎng)目標的需求?！　∫虼?，本書是在保持第1版原有特色的基礎(chǔ)上繼續(xù)以“電磁場”課程面向工程教育的定位，及其在電氣信息類專業(yè)學生知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)上日益發(fā)展的需求，提煉全書的教學體系、內(nèi)容和方法，主要歸結(jié)為：首先，第2版繼承第1版所構(gòu)建的理論體系，即運用演繹法，從麥克斯韋方程組出發(fā)，基于矢量場的亥姆霍茲定理，由一般到特殊進行推理和論述。其中，以教學經(jīng)驗和方法為依據(jù)，對時變電磁場知識點的處理，在第2版中，修訂為第4章動態(tài)電磁場I：基本理論與準靜態(tài)電磁場和第5章動態(tài)電磁場Ⅱ：電磁輻射與電磁波，以求更完善的教學效果。同時，也將更有利于在動態(tài)電磁場范疇內(nèi)表述電磁場科學內(nèi)涵的統(tǒng)一性與對稱性。

內(nèi)容概要

《工程電磁場原理》（第2版）源于教育部高等教育面向21世紀教學內(nèi)容和課程體系改革計劃的研究成果，其第1版是面向21世紀課程教材，同時還被列入普通高等教育“十五”國家級教材規(guī)劃。本教材繼續(xù)被列入普通高等教育“十一五”國家級教材規(guī)劃。全書體系面向高等工程教育，以電氣信息類學生拓寬專業(yè)培養(yǎng)口徑為立足點，依循日益發(fā)展的電磁場工程學科與相關(guān)學科融合的特點，突出強電與弱電的結(jié)合，電磁理論與工程實踐的結(jié)合，較好地處理了與物理中電磁學的關(guān)系，并引入“工程電磁場應用專題”，展示了電磁場與前沿科學問的結(jié)合點。全書主要內(nèi)容為：電磁場的數(shù)學物理基礎(chǔ)、靜態(tài)電磁場I（靜電場）、靜態(tài)磁場Ⅱ（恒定電流的電場和磁場）、動態(tài)電磁場（基本理論與準靜態(tài)電磁場）、動態(tài)電磁揚Ⅱ（電磁輻射與電磁波）和工程電磁場應用專題。    《工程電磁場原理》（第2版）可供普通高等學校電氣信息類專業(yè)作為“電磁場”課程教材，也可供有關(guān)科技人員參考。

作者簡介

倪光正，1960年（大學本科）、1964年（研究生）先后畢業(yè)于西安交通大學電機工程學系。現(xiàn)為浙江大學教授、博士生導師。曾任原國家教委高等學校工科電工課程教學指導委員會委員：電路、信號系統(tǒng)和電磁場課程教學指導小組副組長；全國高校電工及自動化類專業(yè)教學指導委員會

書籍目錄

引言　　1.電磁現(xiàn)象的研究·電磁場理論的建立　　2.場的描述　　3.電磁場學科與電磁場工程　　4.課程體系與內(nèi)容的考慮第1章 電磁場的數(shù)學物理基礎(chǔ)　1.1 電磁場物理模型的構(gòu)成　　1.1.1 電磁場的基本物理量——源量和場量　　1.1.2 電磁場中的媒質(zhì)及其電磁性能參數(shù)　1.2 矢量分析　　1.2.1 矢量代數(shù)　　1.2.2 坐標系統(tǒng)　　1.2.3 矢量積分　　1.2.4 標量場的梯度　　1.2.5 矢量場的散度　　1.2.6 矢量場的旋度　1.3 場論基礎(chǔ)　　1.3.1 散度定理　　1.3.2 斯托克斯定理　　1.3.3 無散場與無旋場　　1.3.4 亥姆霍茲定理　1.4 電磁場的基本規(guī)律——麥克斯韋方程組　　1.4.1 電磁感應定律　　1.4.2 全電流定律　　1.4.3 麥克斯韋方程組  習題  提要第2章 靜態(tài)電磁場I：靜電場　2.1 基本方程與場的特性　　2.1.1 靜電場的基本方程　　2.1.2 真空中的高斯定理·靜電場的有散性　　2.1.3 靜電場的無旋性　2.2 自由空間中的電場　　2.2.1 自由空間中的E和ф　　2.2.2 場分布：基于場量E的分析　　2.2.3 場分布：基于位函數(shù)ф的分析　　2.2.4 電場線和等位面(線)　2.3 導體和電介質(zhì)　　2.3.1 靜電場中的導體　　2.3.2 靜電場中的電介質(zhì)·電介質(zhì)的極化　2.4 電介質(zhì)中的電場　　2.4.1 電介質(zhì)中的高斯定理　　2.4.2 介電常數(shù)·擊穿場強　　2.4.3 不同媒質(zhì)分界面上的邊界條件　2.5 邊值問題　　2.5.1 數(shù)學模型——邊值問題　　2.5.2 直接積分法　　2.5.3 分離變量法　　2.5.4 靜電場解的唯一性　2.6 鏡像法　　2.6.1 點電荷與無限大接地導電平面系統(tǒng)的電場　　2.6.2 電軸與無限大接地導電平面系統(tǒng)的電場　　2.6.3 電軸法　　2.6.4 點電荷與無限大介質(zhì)平面系統(tǒng)的電場　　2.6.5 點電荷與導體球系統(tǒng)的電場　2.7 數(shù)值計算方法——有限差分法　　2.7.1 引言　　2.7.2 差分與差商　　2.7.3 有限差分法(FDM)　2.8 電容·部分電容　　2.8.1 兩導體系統(tǒng)的電容　　2.8.2 多導體系統(tǒng)的電荷與電位·部分電容　　2.8.3 靜電屏蔽　2.9 靜電場能量　　2.9.1 帶電體系統(tǒng)中的靜電場能量　　2.9.2 靜電能量的分布及其分布密度　2.10電場力  習題  提要第3章 靜態(tài)電磁場Ⅱ：恒定電流的電場和磁場　3.1 恒定電場的基本方程與場的特性　　3.1.1 恒定電場的基本方程·無散、無旋場　　3.1.2 電功率?電動勢　　3.1.3 不同媒質(zhì)分界面上的邊界條件　3.2 恒定電場與靜電場的比擬·接地系統(tǒng)　　3.2.1 靜電比擬　　3.2.2 接地電阻　　3.2.3 跨步電壓　3.3 恒定磁場的基本方程與場的特性　　3.3.1 恒定磁場的基本方程　　3.3.2 真空中的安培環(huán)路定律·恒定磁場的有旋性　　3.3.3 磁通連續(xù)性原理·恒定磁場的無散性　　3.3.4 畢奧一薩伐爾定律　3.4 自由空間中的磁場　　3.4.1 場分布：基于場量B的分析　　3.4.2 場分布：基于矢量磁位A的分析　　3.4.3 場分布：基于標量磁位ф的分析　　3.4.4 磁場線　3.5 媒質(zhì)中的磁場　　3.5.1 媒質(zhì)磁化　　3.5.2 磁場強度日·一般形式的安培環(huán)路定律　　3.5.3 不同媒質(zhì)分界面上的邊界條件　　3.5.4 場分布：基于場量H的分析；邊值問題；鏡像法　3.6電感　　3.6.1 自感　　3.6.2 互感　　3.6.3 線形回路的電感　3.7 磁場能量　　3.7.1 載流回路系統(tǒng)中的磁場能量　　3.7.2 磁場能量的分布及其分布密度　3.8 磁場力  習題  提要第4章 動態(tài)電磁場I：基本理論與準靜態(tài)電磁場　4.1 動態(tài)電磁場的基本方程與邊界條件　　4.1.1 動態(tài)電磁場的基本方程　　4.1.2 動態(tài)電磁場的邊界條件　4.2 時諧電磁場　　4.2.1 時諧電磁場的復數(shù)表示　　4.2.2 有損媒質(zhì)的復數(shù)表示  4.3 電磁場能量·坡印廷定理  4.4 電磁位　　4.4.1 電磁位·洛倫茲規(guī)范　　4.4.2 非齊次波動方程　　4.4.3 電磁位的積分解  4.5 準靜態(tài)電磁場　　4.5.1 電準靜態(tài)場與磁準靜態(tài)場　　4.5.2 導電媒質(zhì)中自由電荷的弛豫過程　　4.5.3 導電媒質(zhì)中的磁擴散·磁屏蔽　　4.5.4 集膚效應·渦流  習題  提要第5章 動態(tài)電磁場Ⅱ：電磁輻射與電磁波  5.1 電磁輻射　　5.1.1 電偶極子的電磁場　　5.1.2 近場與遠場　　5.1.3 方向圖　　5.1.4 線天線與天線陣    5.1.5 天線的互易性    5.1.6 電磁波頻譜  5.2 理想介質(zhì)中的均勻平面電磁波    5.2.1 波動方程及其解    5.2.2 均勻平面電磁波的物理意義    5.2.3 波矢量  5.3 均勻平面電磁波的反射與透射    5.3.1 反射定律與透射定律    5.3.2 反射系數(shù)與透射系數(shù)    5.3.3 垂直入射電磁波的反射與透射  5.4 瓊斯矢量和瓊斯矩陣    5.4.1 瓊斯矢量    5.4.2 波的極化    5.4.3 瓊斯矩陣    5.4.4 均勻平面電磁波在各向異性介質(zhì)中的傳播  5.5 有損媒質(zhì)中的均勻平面電磁波    5.5.1 波動方程及其解    5.5.2 傳播系數(shù)與波阻抗    5.5.3 低損耗介質(zhì)情況    5.5.4 良導體情況    5.5.5 電磁屏蔽  5.6 導引電磁波    5.6.1 均勻傳輸線    5.6.2 F行板波導    5.6.3 矩形波導與諧振腔  習題  提要第6章 工程電磁場應用專題  6.1 電磁場數(shù)值分析    6.1.1 電磁場數(shù)值分析的任務和內(nèi)容    6.1.2 有限元法    6.1.3 時域有限差分法    6.1.4 優(yōu)化模擬電荷法  6.2 電磁場逆問題·優(yōu)化算法    6.2.1 優(yōu)化算法    6.2.2 計算實例  6.3 電磁探測·無損檢測    6.3.1 電法勘探    6.3.2 電法測井    6.3.3 感應測井    6.3.4 探地雷達    6.3.5 無損檢測  6.4 電磁環(huán)境與電磁兼容技術(shù)    6.4.1 電磁環(huán)境與電磁騷擾源    6.4.2 電磁干擾的傳播途徑    6.4.3 電磁干擾的抑制技術(shù)    6.4.4 電磁兼容測量場所    6.4.5 電磁兼容標準  6.5 生物電磁場    6.5.1 生物系統(tǒng)的電磁特性    6.5.2 人體電磁場    6.5.3 應用概況  6.6 磁懸浮技術(shù)  6.7 電場和磁場的光學測量法    6.7.1 電場強度的測量    6.7.2 磁感應強度的測量    6.7.3 測量信號的檢測附錄  附錄一 坐標系統(tǒng)  附錄二 矢量分析公式  附錄三 部分材料的參數(shù)和物理常數(shù)  附錄四 有限差分法(FDM)計算程序習題答案索引參考書目

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：在電路理論按演繹法展開闡述時，首先，建立了理想化的電路模型——由理想電源和純電阻、純電感及純電容元件所組成的電路模型。此時基本物理量定義為電壓（u）、電流（i），以及對應于基本電路元件，定義了電阻（及）、電感（乙）和電容（C）三個基本電路參數(shù)；其次，規(guī)定了基本物理量的數(shù)學運算方法。例如，在集總參數(shù)電路中，對于直流電路，其主要系統(tǒng)變量所涉及的電壓、電流為常量，此時，支配基本量的數(shù)學方程是代數(shù)方程；對于交流電路，系統(tǒng)變量是標量，且與時間相關(guān)聯(lián)，但與空間坐標無關(guān)，此時，支配基本量的數(shù)學方程是常微分方程。然后，在科學實驗論證的基礎(chǔ)上，基于電路模型，給出宏觀電磁現(xiàn)象和電磁過程的基本規(guī)律的數(shù)學描述，即一系列基本定律與法則，例如，基爾霍夫電壓和電流定律等。從而演繹法的展開，即可對應于千變?nèi)f化的各類電網(wǎng)絡的電磁現(xiàn)象和過程，分析研究其激勵源和響應之間的基本特性、分析計算方法，以及實際應用原理等問題。

編輯推薦

《工程電磁場原理(第2版)》為面向21世紀課程教材,普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材之一。

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