應用電磁學基礎（第四版）

第1章　導論：波與相量　1
1.1　概述　1
1.2　量綱、單位制及符號　2
1.3　電磁特性　3
1.3.1　從引力場開始　4
1.3.2　電場　5
1.3.3　磁場　7
1.3.4　穩(wěn)態(tài)場與動態(tài)場　8
1.4　行波　9
1.4.1　無損媒介中的正弦波　11
1.4.2　有損媒介中的正弦波　14
1.5　電磁波譜　16
1.6　復數(shù)回顧　18
1.7　相量回顧　21
本章要點　24
重要術(shù)語匯總　25
習題　25
第2章　傳輸線　29
2.1　概述　29
2.1.1　波長的作用　29
2.1.2　傳播模式　31
2.2　集中參數(shù)模型　32
2.3　傳輸線方程　36
2.4　波在傳輸線上的傳播　37
2.5　無損傳輸線　39
2.5.1　電壓反射系數(shù)　41
2.5.2　駐波　44
2.6　無損線的輸入阻抗　49
2.7　一些無損線的特例　51
2.7.1　短路線　51
2.7.2　開路線　54
2.7.3　短路與開路測試的應用　54
2.7.4　長度為l＝nλ/2的線路　56
2.7.5　四分之一波長變換器　56
2.7.6　匹配的傳輸線：ZL=Z0　57
2.8　無損傳輸線上的功率流動　58
2.8.1　瞬時功率　58
2.8.2　時間平均功率　59
2.9　史密斯圓圖　60
2.9.1　參數(shù)方程　60
2.9.2　輸入阻抗　64
2.9.3　SWR、電壓最大值與最小值　66
2.9.4　阻抗到導納的變換　67
2.10　阻抗匹配　71
2.11　傳輸線上的瞬態(tài)過程　75
2.11.1　瞬態(tài)響應　76
2.11.2　彈射圖　79
本章要點　81
重要術(shù)語匯總　82
習題　82
第3章　矢量分析　91
3.1　概述　91
3.2　矢量代數(shù)的基本法則　91
3.2.1　兩個矢量的相等　92
3.2.2　矢量加法和減法　93
3.2.3　位置矢量和距離矢量　93
3.2.4　矢量乘法　94
3.2.5　標量和矢量三重積　97
3.3　正交坐標系　99
3.3.1　直角坐標系　99
3.3.2　柱坐標系　100
3.3.3　球坐標系　103
3.4　坐標系間的變換　106
3.4.1　直角坐標系到柱坐標系的變換　106
3.4.2　直角坐標到球坐標的變換　108
3.4.3　柱坐標到球坐標的變換　110
3.4.4　兩點間的距離　110
3.5　標量場的梯度　111
3.5.1　柱坐標系及球坐標系中的梯度　112
3.5.2　梯度運算的性質(zhì)　113
3.6　矢量場的散度　114
3.6.1　散度定理　117
3.6.2　符號說明　117
3.7　矢量場的旋度　119
3.7.1　旋度相關(guān)的矢量恒等式　120
3.7.2　斯托克斯定理　120
3.8　拉普拉斯算子　122
本章要點　123
重要術(shù)語匯總　124
習題　124
第4章　靜電學　131
4.1　麥克斯韋方程組　131
4.2　電荷與電流的分布　132
4.2.1　電荷密度　132
4.2.2　電流密度　133
4.3　庫侖定律　134
4.3.1　多個點電荷產(chǎn)生的電場　136
4.3.2　分布電荷產(chǎn)生的電場　137
4.4　高斯定理　140
4.5　標量電位　143
4.5.1　電位是電場的函數(shù)　143
4.5.2　點電荷的電位　145
4.5.3　連續(xù)分布電荷的電位　145
4.5.4　電場的電位函數(shù)表示　146
4.5.5　泊松方程　147
4.6　材料的電特性　148
4.7　導體　149
4.7.1　電阻　151
4.7.2　焦耳定律　152
4.8　電介質(zhì)　153
4.9　電場的邊界條件　156
4.9.1　電介質(zhì)-導體邊界　158
4.9.2　導體-導體邊界　159
4.10　電容　160
4.11　靜電場的位能　163
4.12　鏡像法　165
本章要點　167
重要術(shù)語匯總　167
習題　168
第5章　靜磁學　176
5.1　概述　176
5.2　磁場力與轉(zhuǎn)矩　177
5.2.1　作用在載流導體上的磁場力　178
5.2.2　作用在載流回路上的磁力轉(zhuǎn)矩　180
5.3　畢奧-薩伐爾定律　183
5.3.1　面電流及體電流分布產(chǎn)生的磁場　184
5.3.2　磁偶極子的磁場　188
5.4　兩平行導體間的磁場力　189
5.5　麥克斯韋靜磁場方程　190
5.5.1　磁場的高斯定理　190
5.5.2　安培定律　191
5.6　矢量磁位　196
5.7　材料的磁特性　197
5.7.1　軌道磁矩和自旋磁矩　198
5.7.2　磁導率　199
5.7.3　鐵磁材料的磁滯　200
5.8　磁場的邊界條件　202
5.9　電感　203
5.9.1　螺線管中的磁場　204
5.9.2　自感　205
5.9.3　互感　207
5.10　磁場能　208
本章要點　209
重要術(shù)語匯總　209
習題　210
第6章　時變電磁場的麥克斯韋方程　218
6.1　動態(tài)電磁場　218
6.2　法拉第定律　219
6.3　時變磁場中的靜態(tài)回路　220
6.4　理想變壓器　224
6.5　靜態(tài)磁場中的運動導體　226
6.6　電磁式發(fā)電機　230
6.7　時變磁場中的運動導體　232
6.8　位移電流　232
6.9　電磁場的邊界條件　234
6.10　電荷-電流連續(xù)性關(guān)系　235
6.11　導體中自由電荷的耗散　237
6.12　電磁位　238
6.12.1　推遲位　238
6.12.2　時諧位　239
本章要點　242
重要術(shù)語匯總　243
習題　243
第7章　平面電磁波的傳播　247
7.1　無界電磁波　247
7.2　時諧場　249
7.2.1　復介電常數(shù)　249
7.2.2　無自由電荷媒介中的波動方程　249
7.3　無損媒介中平面波的傳播　250
7.3.1　均勻平面波　251
7.3.2　E和H間的一般性關(guān)系　254
7.4　波的極化　257
7.4.1　線極化波　258
7.4.2　圓極化波　259
7.4.3　橢圓極化波　261
7.5　有損媒介中平面波的傳播　264
7.5.1　低耗電介質(zhì)　266
7.5.2　良導體　266
7.6　良導體中的電流　268
7.7　電磁功率密度　272
7.7.1　無損媒介中的平面波　273
7.7.2　有損媒介中的平面波　274
7.7.3　功率比的分貝尺度　275
本章要點　276
重要術(shù)語匯總　276
習題　277
第8章　波的反射與透射、幾何光學　281
8.1　交界上的電磁波　281
8.2　垂直入射波的反射與透射　282
8.2.1　無損媒介的交界　283
8.2.2　與傳輸線的類比　285
8.2.3　無損媒介中的功率流　286
8.2.4　有損媒介的交界　289
8.3　斯涅耳定律　293
8.4　纖維光學　296
8.5　斜入射波的反射與透射　298
8.5.1　垂直極化　299
8.5.2　平行極化　303
8.5.3　布儒斯特角　306
8.6　反射率與透射率　307
8.7　幾何光學　310
8.8　反射鏡成像　311
8.8.1　平面反射鏡成像　311
8.8.2　球面反射鏡成像　312
8.9　球面透鏡成像　315
本章要點　323
重要術(shù)語匯總　323
習題　324
第9章　輻射與天線　331
9.1　概述　331
9.2　短偶極子天線　334
9.2.1　遠端場近似　336
9.2.2　功率密度　337
9.3　天線的輻射特性　338
9.3.1　天線波瓣圖　339
9.3.2　波束尺寸　341
9.3.3　天線的方向性　342
9.3.4　天線增益　344
9.3.5　輻射電阻　345
9.4　半波振子天線　346
9.4.1　半波振子的方向性　348
9.4.2　半波振子的輻射電阻　349
9.4.3　λ/4單極天線　349
9.5　任意長度的偶極子　350
9.6　接收天線的有效面積　352
9.7　弗里斯傳輸公式　355
9.8　大孔徑天線的輻射　357
9.9　具有均勻孔徑分布的矩形孔徑　360
9.9.1　波束寬度　362
9.9.2　方向性和有效面積　363
9.10　天線陣　364
9.11　等相位分布的N單元天線陣　370
9.12　天線陣的電子掃描　373
9.12.1　等幅值激勵　374
9.12.2　陣列饋電　375
本章要點　378
重要術(shù)語匯總　378
習題　379
第10章　衛(wèi)星通信系統(tǒng)及雷達傳感器　383
10.1　衛(wèi)星通信系統(tǒng)　383
10.2　衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器　385
10.3　通信鏈路的功率預算　388
10.4　天線波束　390
10.5　雷達傳感器　391
10.5.1　雷達系統(tǒng)的基本運行　392
10.5.2　非模糊測距范圍　392
10.5.3　測距范圍及角度的分辨率　393
10.6　目標探測　394
10.7　多普勒雷達　397
10.8　單脈沖雷達　398
本章要點　401
重要術(shù)語匯總　402
習題　402
附錄A　符號、物理量及單位　403
附錄B　部分常用材料的材料常數(shù)　405
附錄C　數(shù)學公式　407
附錄D　奇數(shù)號習題的答案　408
參考文獻　417
索引　419