应用电磁学基础（原书第8版）

本书提供了47个基于网络的仿真模块，读者可在配套网站以交互的方式分析和设计传输线电路，生成由电荷和电流产生的电场和磁场的空间图形。本书还给出了17个技术简介，将电磁学理论与工程应用紧密结合，帮助读者深入理解电磁学的概念和应用。

本书涵盖了经典电磁场理论，填补了电路和电磁学材料之间的空白。本书以传输线内容开始，引导学生从熟悉的概念进入更高级的主题和应用。第8版保留了对学生友好的动手仿真模块，有助于学生加深对电磁概念和应用的理解。

目  录<br /><br /><br /><br />译者序<br /><br />前言<br /><br />技术简介列表<br /><br />模块列表<br /><br /><br />第1章  电磁学基础1<br /><br />  1.1  历史时间轴2<br /><br />    1.1.1  经典电磁学2<br /><br />    1.1.2  现代电磁学5<br /><br />  1.2  量、单位和符号10<br /><br />  1.3  电磁学的本质10<br /><br />    1.3.1  万有引力10<br /><br />    1.3.2  电场11<br /><br />    1.3.3  磁场13<br /><br />    1.3.4  静态场和动态场14<br /><br />  1.4  行波19<br /><br />    1.4.1  无耗媒质中的正弦波20<br /><br />    1.4.2  有耗媒质中的正弦波24<br /><br />  1.5  电磁频谱26<br /><br />  1.6  复数回顾28<br /><br />  1.7  相量回顾32<br /><br />    1.7.1  求解过程32<br /><br />    1.7.2  相量域中的行波35<br /><br />  习题36<br /><br />第2章  传输线38<br /><br />  2.1  概述38<br /><br />    2.1.1  波长的作用38<br /><br />    2.1.2  传输模式40<br /><br />  2.2  集总元件模型41<br /><br />  2.3  传输线方程44<br /><br />  2.4  波在传输线上的传播45<br /><br />    2.4.1  相量域的解46<br /><br />    2.4.2  v(z,t)的时域解48<br /><br />    2.4.3  i(z,t)的时域解48<br /><br />  2.5  无耗微带线49<br /><br />    2.5.1  有效相对介电常数50<br /><br />    2.5.2  特性阻抗50<br /><br />    2.5.3  设计过程51<br /><br />  2.6  无耗传输线：概述52<br /><br />    2.6.1  电压反射系数54<br /><br />    2.6.2  驻波56<br /><br />  2.7  无耗传输线的波阻抗61<br /><br />  2.8  无耗传输线的特殊情况63<br /><br />    2.8.1  短路线63<br /><br />    2.8.2  开路线65<br /><br />    2.8.3  短路/开路技术的应用65<br /><br />    2.8.4  l=nλ/2的传输线67<br /><br />    2.8.5  四分之一波长变换器67<br /><br />    2.8.6  匹配传输线：ZL=Z067<br /><br />  2.9  无耗传输线上的功率流70<br /><br />    2.9.1  瞬时功率71<br /><br />    2.9.2  时间平均功率71<br /><br />  2.10  史密斯圆图73<br /><br />    2.10.1  参数方程73<br /><br />    2.10.2  SWR圆76<br /><br />    2.10.3  波阻抗77<br /><br />    2.10.4  SWR与电压优选值和<br /><br />最小值78<br /><br />    2.10.5  阻抗到导纳的转换80<br /><br />  2.11  阻抗匹配84<br /><br />    2.11.1  集总元件匹配86<br /><br />    2.11.2  单支节匹配88<br /><br />  2.12  传输线上的瞬态现象94<br /><br />    2.12.1  阶跃函数的瞬态响应94<br /><br />    2.12.2  反弹图97<br /><br />  习题102<br /><br /><br /><br /><br /><br />第3章  矢量分析109<br /><br />  3.1  矢量代数的基本定律109<br /><br />    3.1.1  矢量相等110<br /><br />    3.1.2  矢量加法和减法110<br /><br />    3.1.3  位置矢量和距离矢量111<br /><br />    3.1.4  矢量乘法111<br /><br />    3.1.5  标量三重积和矢量三重积114<br /><br />  3.2  正交坐标系115<br /><br />    3.2.1  直角坐标系115<br /><br />    3.2.2  圆柱坐标系116<br /><br /><br /><br /><br />    3.2.3  球坐标系119<br /><br />  3.3  坐标系之间的变换121<br /><br />    3.3.1  直角坐标系到圆柱坐标系的<br />变换121<br /><br />    3.3.2  直角坐标系到球坐标系的<br />变换123<br /><br />    3.3.3  圆柱坐标系到球坐标系的<br />变换124<br /><br />    3.3.4  两点之间的距离124<br /><br />  3.4  标量场的梯度125<br /><br />    3.4.1  圆柱坐标系和球坐标系中的<br /><br />梯度算子126<br /><br />    3.4.2  梯度算子的性质127<br /><br />  3.5  矢量场的散度130<br /><br />  3.6  矢量场的旋度134<br /><br />    3.6.1  涉及旋度的矢量恒等式135<br /><br />    3.6.2  斯托克斯定理135<br /><br />  3.7  拉普拉斯算子139<br /><br />  习题139<br /><br />第4章  静电学145<br /><br />  4.1  麦克斯韦方程组145<br /><br />  4.2  电荷和电流分布146<br /><br />    4.2.1  电荷密度146<br /><br />    4.2.2  电流密度147<br /><br />  4.3  库仑定律148<br /><br />    4.3.1  多个点电荷产生的电场149<br /><br />    4.3.2  分布电荷产生的电场150<br /><br />  4.4  高斯定律152<br /><br />  4.5  标量电位155<br /><br />    4.5.1  电位作为电场的函数155<br /><br />    4.5.2  点电荷的电位158<br /><br />    4.5.3  连续分布电荷的电位158<br /><br />    4.5.4  电场作为电位的函数158<br /><br />    4.5.5  泊松方程160<br /><br />  4.6  导体162<br /><br />    4.6.1  漂移速度163<br /><br />    4.6.2  电阻165<br /><br />    4.6.3  焦耳定律166<br /><br />  4.7  电介质170<br /><br />    4.7.1  极化场170<br /><br />    4.7.2  介质击穿171<br /><br />  4.8  电边界条件172<br /><br />    4.8.1  电介质导体边界175<br /><br />    4.8.2  导体导体边界176<br /><br />  4.9  电容180<br /><br />  4.10  静电位能183<br /><br />  4.11  镜像法185<br /><br />  习题187<br /><br />第5章  静磁学193<br /><br />  5.1  磁场力和磁力矩194<br /><br />    5.1.1  载流导线上的磁场力195<br /><br />    5.1.2  作用在载流回路上的磁力矩198<br /><br />  5.2  毕奥萨伐尔定律200<br /><br />    5.2.1  面分布电流和体分布电流产生的<br /><br />磁场201<br /><br />    5.2.2  磁偶极子的磁场203<br /><br />    5.2.3  两个平行导线之间的磁场力205<br /><br />  5.3  静磁场的麦克斯韦方程组206<br /><br />    5.3.1  磁高斯定律206<br /><br />    5.3.2  安培定律207<br /><br />  5.4  矢量磁位211<br /><br />    5.4.1  矢量泊松方程211<br /><br />    5.4.2  磁通量212<br /><br />  5.5  材料的磁性质214<br /><br />    5.5.1  电子轨道磁矩和自旋磁矩215<br /><br />    5.5.2  磁导率215<br /><br />    5.5.3  铁磁质材料的磁滞现象216<br /><br />  5.6  磁边界条件218<br /><br />  5.7  电感220<br /><br />    5.7.1  螺线管中的磁场220<br /><br />    5.7.2  螺线管的自感221<br /><br />    5.7.3  其他导体的自感221<br /><br />    5.7.4  互感222<br /><br />  5.8  磁能224<br /><br />  习题226<br /><br />第6章  时变场的麦克斯韦<br /><br />方程组232<br /><br />  6.1  法拉第定律232<br /><br />  6.2  时变磁场中的固定回路234<br /><br />  6.3  理想变压器237<br /><br />  6.4  静态磁场中的移动导体238<br /><br />  6.5  电磁发电机241<br /><br />  6.6  时变磁场中的移动导体242<br /><br />  6.7  位移电流243<br /><br />  6.8  电磁场的边界条件245<br /><br />  6.9  电荷电流连续性关系246<br /><br />  6.10  导体中自由电荷的消散247<br /><br />  6.11  电磁位249<br /><br />    6.11.1  滞后位250<br /><br />    6.11.2  时谐位250<br /><br />  习题253<br /><br />第7章  平面波传播256<br /><br />  7.1  时谐场257<br /><br />    7.1.1  复介电常数257<br /><br />    7.1.2  波动方程258<br /><br />  7.2  平面波在无耗媒质中的传播258<br /><br />    7.2.1  均匀平面波259<br /><br />    7.2.2  E与H之间的一般关系261<br /><br />  7.3  波的极化263<br /><br />    7.3.1  线极化265<br /><br />    7.3.2  圆极化265<br /><br />    7.3.3  椭圆极化267<br /><br />  7.4  平面波在有耗媒质中的传播271<br /><br />    7.4.1  低损耗媒质273<br /><br />    7.4.2  良导体273<br /><br />  7.5  良导体中的电流278<br /><br />  7.6  电磁功率密度281<br /><br />    7.6.1  无耗媒质中的平面波282<br /><br />    7.6.2  有耗媒质中的平面波283<br /><br />    7.6.3  功率比的分贝标度283<br /><br />  习题284<br /><br />第8章  波的反射与透射287<br /><br />  8.1  垂直入射波的反射和透射287<br /><br />    8.1.1  无耗媒质间的边界288<br /><br />    8.1.2  传输线类比290<br /><br />    8.1.3  无耗媒质中的功率流291<br /><br />    8.1.4  有耗媒质间的边界293<br /><br />  8.2  斯内尔定律297<br /><br />  8.3  光纤299<br /><br />    8.3.1  优选接收锥300<br /><br />    8.3.2  受限于接收锥301<br /><br />  8.4  斜入射波的反射和透射302<br /><br />    8.4.1  垂直极化302<br /><br />    8.4.2  平行极化306<br /><br />    8.4.3  布儒斯特角307<br /><br />  8.5  反射率和透射率309<br /><br />  8.6  波导313<br /><br />  8.7  E和H的一般关系314<br /><br />  8.8  矩形波导中的TM模315<br /><br />  8.9  矩形波导中的TE模319<br /><br />  8.10  传播速度320<br /><br />  8.11  空腔谐振器323<br /><br />    8.11.1  谐振频率324<br /><br />    8.11.2  品质因数324<br /><br />  习题325<br /><br />第9章  辐射和天线330<br /><br />  9.1  赫兹偶极子332<br /><br />    9.1.1  远场近似334<br /><br />    9.1.2  功率密度334<br /><br />  9.2  天线辐射特性335<br /><br />    9.2.1  天线方向图336<br /><br />    9.2.2  波束尺寸337<br /><br />    9.2.3  天线方向性系数338<br /><br />    9.2.4  天线增益339<br /><br />    9.2.5  辐射电阻340<br /><br />  9.3  半波偶极子天线341<br /><br />    9.3.1  λ/2偶极子的方向性系数343<br /><br />    9.3.2  λ/2偶极子的辐射电阻343<br /><br />    9.3.3  四分之一波长单极子天线343<br /><br />  9.4  任意长度的偶极子344<br /><br />  9.5  接收天线的有效面积345<br /><br />  9.6  弗里斯传输公式347<br /><br />  9.7  大孔径天线的辐射351<br /><br />  9.8  均匀孔径分布的矩形孔径353<br /><br />    9.8.1  波束宽度355<br /><br />    9.8.2  方向性系数和有效面积356<br /><br />  9.9  天线阵357<br /><br />  9.10  均匀相位分布的N元阵列362<br /><br />  9.11  阵列的电子扫描364<br /><br />    9.11.1  均匀幅度激励366<br /><br />    9.11.2  阵列馈电366<br /><br />  习题368<br /><br />第10章  卫星通信系统和雷达<br /><br />传感器373<br /><br />  10.1  卫星通信系统373<br /><br />  10.2  卫星转发器375<br /><br />  10.3  通信链路功率预算377<br /><br />  10.4  天线波束378<br /><br />  10.5  雷达传感器378<br /><br />    10.5.1  雷达系统的基本工作原理379<br /><br />    10.5.2  不模糊距离379<br /><br />    10.5.3  距离和角度分辨率380<br /><br />  10.6  目标检测381<br /><br />  10.7  多普勒雷达382<br /><br />  10.8  单脉冲雷达384<br /><br />  习题386<br /><br />附录  部分习题答案387<br /><br />图片来源392<br /><br />参考文献394<br /><br /><br /><br />