電磁場

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緒論

0．1什麽是電磁場

0．2電磁場理論的作用

0．3電氣發展簡史

0．4學習電磁場理論的幾點建議

0．5本書主要內容

0．6學時分配

第1章矢量分析

1．1場的描述

1．1．1場的定義

1．1．2場量表示法

1．1．3幾種常見的典型場

1．2場的圖形表示

1．2．1等值面

1．2．2矢量線

1．2．3箭頭圖

1．3標量場的梯度

1．4矢量場的散度

1．5矢量場的旋度

1．6邊界條件

1．6．1導出思路

1．6．2法向分量邊界條件

1．6．3切向分量邊界條件

1．7標量位和矢量位

1．7．1引入位函數的理論根據

1．7．2對場域的要求

1．7．3壁障面

1．8矢量場解的唯一性定理

小結

習題

第2章靜電場

2．1真空中的電場強度

2．1．1電荷

2．1．2庫侖定律

2．1．3靜電力的疊加原理

2．1．4電場強度的引入

2．1．5電場強度的散度和旋度

2．2真空中的電位

2．2．1電位的引入與方程

2．2．2由電場強度求電位

2．2．3由電荷求電位

2．2．4由電位求電壓

2．2．5靜電位能

2．3真空中的電偶極子

2．3．1預備知識

2．3．2電偶極子的電場

2．3．3外電場中的電偶極子

2．4電介質中的靜電場

2．4．1電介質的極化

2．4．2極化電荷產生的電場

2．4．3電介質中電場的方程

2．4．4線性電介質的本構關系和泊松方程

*2．4．5線性電介質在電場中的受力

2．5靜電場的邊界條件

2．5．1電通密度的邊界條件

2．5．2電場強度的邊界條件

2．5．3導體與電介質的交界面的邊界條件

2．5．4無限遠條件

2．5．5關於邊界條件記法的說明

2．6靜電場解的唯一性定理

2．7靜電場問題的求解

2．7．1求解方法簡介

2．7．2鏡像法

2．7．3分離變量法

2．8電場能量

2．8．1電場能量的一般表達式

2．8．2線性電介質中的電場能量

2．9多導體系統的電容

2．9．1靜電孤立導體系統

2．9．2電容

2．9．3部分電容

2．10電場力

2．10．1用電場強度定義式計算電場力

2．10．2用虛位移原理計算電場力

小結

習題

第3章穩恆電場

3．1電流

3．2連續性方程

3．3歐姆定律的微分形式

3．4導體中自由電荷的分佈

3．5穩恆電場的性質

3．5．1穩恆電場的分佈

3．5．2穩恆電流的分佈

3．5．3電動勢

3．6穩恆電場的邊值問題

3．6．1穩恆電場的方程

3．6．2穩恆電場的邊界條件

3．6．3穩恆電場的電位邊值問題

3．7穩恆電場與靜電場的相似性

3．7．1靜電比擬

3．7．2電容與電阻的乘積

3．8絕緣電阻和接地電阻

3．8．1絕緣電阻

3．8．2接地電阻

*3．9測量電阻率的四電極法

3．9．1測量方法

3．9．2測量原理

3．9．3關於四電極法的說明

小結

習題

第4章穩恆磁場

4．1真空中的磁通密度

4．1．1安培力定律

4．1．2畢奧薩伐爾定律

4．1．3磁通密度的散度和旋度

4．2真空中的磁偶極子

4．2．1磁偶極子的磁場

4．2．2外磁場中的磁偶極子

4．2．3磁偶極子與電偶極子的性質對比

4．3磁介質中的穩恆磁場

4．3．1磁介質的磁化

4．3．2磁介質中磁場的方程

4．3．3磁化率

*4．3．4線性磁介質在磁場中的受力

4．3．5無限大線性均勻磁介質中磁場的計算

4．3．6邊界條件

4．4磁矢位和磁標位

4．4．1磁矢位方程和邊界條件

4．4．2磁標位方程和邊界條件

4．5磁場能量

4．5．1磁場能量的一般表達式

4．5．2線性磁介質中的磁場能量

4．5．3空氣中磁場能量密度與電場能量密度的對比

4．6磁滯回線

4．6．1磁滯現象

4．6．2磁滯損耗

4．6．3磁導率

4．6．4退磁曲線

4．7電感

4．7．1自感

4．7．2互感

4．7．3用磁場能量計算電感

4．7．4關於電感的說明

4．8磁場力

4．8．1用安培力定律計算磁場力

4．8．2用虛位移原理計算磁場力

小結

附註4A地磁場

附註4B尋找下落不明的憶阻器

附註4C磁懸浮

習題

第5章時變電磁場

5．1法拉第感應定律

5．2麥克斯韋方程組的建立

5．2．1微分形式的麥克斯韋方程組

5．2．2積分形式的麥克斯韋方程組

5．2．3本構關系

5．2．4邊界條件

5．2．5關於麥克斯韋方程組的說明

5．3坡印亭定理

5．3．1電磁場能量與電磁功率

5．3．2坡印亭定理的導出

5．3．3坡印亭定理表達式中各項的物理解釋

5．3．4坡印亭矢量的應用

5．4時諧電磁場

5．4．1場量採用正弦波的優點

5．4．2相量法

5．4．3相量形式的麥克斯韋方程組和邊界條件

5．4．4復坡印亭矢量

5．5渦流電磁場

5．5．1渦流

5．5．2導體內位移電流與渦流的對比

5．5．3渦流電磁場的時域方程

5．5．4渦流電磁場的頻域方程

5．6半無限導體內的時諧渦流電磁場

5．6．1半無限導體內電磁場的表達式和趨膚效應

5．6．2電場能量密度和磁場能量密度

5．6．3平均能流密度

5．6．4時諧渦流電磁場的分佈特點

5．7平板導體內的時諧渦流電磁場

5．7．1平板導體內電磁場的表達式

5．7．2渦流損耗密度

5．7．3特例

*5．8載流長直圓柱導體內的時諧電磁場

5．8．1圓柱導體內的場分佈

5．8．2圓柱良導體的內阻抗

5．8．3特例

*5.9平板導體內電磁場的擴散

5.9.1問題的提出

5.9.2數學模型的建立

5.9.3電磁場表達式

5.9.4檢測線圈的感應電壓

小結

附註5A鐵磁質中的4類損耗能否相加

附註5B脈沖電磁場

習題

第6章電磁波的傳播

6．1理想介質中電磁波的方程

6．1．1波動方程

6．1．2亥姆霍茲方程

6．1．3時諧電磁波的分類

6．2均勻平面電磁波的基本性質

6．2．1直角坐標系中亥姆霍茲方程的解

6．2．2空間特性

6．2．3相速、周期和波長

6．2．4波阻抗

6．3均勻平面電磁波的偏振

6．3．1為什麽選電場強度為偏振矢量

6．3．2偏振波的3種形態

*6．3．3偏振波的空間曲線

6．3．4偏振波的應用

6．4介質邊界面上電磁波的反射與折射

6．4．1基本概念

6．4．2反射與折射定律

6．4．3菲涅耳公式

6．4．4從光密介質到光疏介質的全反射

6．5導體中平面電磁波的傳播

6．5．1導體中電磁場的平面波解

6．5．2平面電磁波垂直入射到導體錶面

6．5．3色散

6．6波導管中電磁波的傳播

6．6．1電磁波的定向傳播

6．6．2金屬波導管的電磁場邊值問題

6．6．3矩形金屬波導管內電磁波的一般表達式

6．6．4矩形金屬波導管內電磁波的傳播特性

小結

附註6A微波的特點

附註6B微波加熱

習題

第7章電磁波的輻射

7．1電磁輻射的特性

7．1．1場源和輻射

7．1．2電磁輻射的描述

7．1．3載流導體產生電磁輻射的條件

7．1．4場量隨距離的衰減

7．2時變場的磁矢位和電標位

7．2．1位函數的引入

7．2．2庫侖規範和洛倫茨規範

7．2．3時域推遲位

7．2．4頻域推遲位

7．3電偶極子的輻射

7．3．1電偶極子的電磁場

7．3．2電偶極子的近區電磁場

7．3．3電偶極子的遠區電磁場

7．3．4電偶極子的輻射特性

7．4磁偶極子的輻射

7．4．1磁偶極子的電磁場

7．4．2磁偶極子的遠區電磁場

7．4．3磁偶極子的輻射特性

*7．5對稱細直天線的輻射

7．5．1天線中的電流

7．5．2遠區電磁場

7．5．3輻射特性

小結

附註7A赫茲實驗

附註7B頻率及單位

附註7C無方向性天線不存在

附註7D電磁場與人體的相互作用

習題

第8章超導電磁場

8．1超導體的基本電磁現象

8．1．1溫度的認識

8．1．2零電阻性

8．1．3完全抗磁性

8．1．4第一類超導體和第二類超導體

*8．1．5第二類超導體的磁化曲線

8．2超導體的唯象理論

8．2．1二流體模型和電磁場方程組

8．2．2倫敦第一方程

8．2．3倫敦第二方程

8．2．4類磁通守恆

8．2．5邊界條件

8．2．6關於倫敦理論的說明

*8．3穩恆磁場中的超導球

8．3．1邊值問題的建立

8．3．2超導球外的磁場分佈

8．3．3超導球內的電流分佈

8．3．4超導球內的磁場分佈

8．3．5中間態

8．4超導體的應用

小結

習題

附錄

附錄A矢量分析公式

附錄Bδ函數

附錄C二維拉普拉斯方程的通解

附錄D希臘字母及讀音

附錄E材料的電磁參數

附錄F電磁波的波段

名詞索引

參考文獻