作者：梅中磊、曹斌照、李月娥、马阿宁
页数：396
出版社：清华大学出版社
出版日期：2022
ISBN：9787302589457
电子书格式：pdf/epub/txt
内容简介
本书是教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材,高等学校电子信息类专业系列教
材,兰州大学重量“品质课程”使用教材。全书共分7章,从矢量分析与场论入手,着重讨论电磁场与电
磁波的基本内容,包括矢量分析、静电场、稳恒电场与磁场、静态场边值问题的解法、时变电磁场、电磁波的
传播、电磁波的辐射等内容。书末有部分习题参考答案和附录(三种常用坐标系下涉及的场论公式、重要
的矢量恒等式、希腊字母表、常用保角变换对照表等)。
本书具有“一石三鸟”的功效。具体使用中,可以单纯将本书作为教科书使用,并使用配套的教学幻灯
片; 也可以将各章节中的MATLAB代码汇总,支撑相关课程的虚拟仿真实验或者课程设计; 还可以将所
涉及的科技前沿内容和电磁应用部分汇集,作为创新创业学院或者大学生科研的案例来实施。
本书适合电子信息类、电气类专业的本科生使用,尤其适合开展研究型教学的基础理论班、创新人才
培养基地等使用,对于大学生进行科研有积极的促进作用; 也可以作为相关专业研究生的参考教材。
作者简介
梅中磊：兰州大学信息科学与工程学院副院长、教授、博士生导师，兰州大学第六届学术委员会委员，甘肃省教学名师，“飞天学者”特聘教授，“宝钢”优秀教师，甘肃省青年教师成才奖获得者，兰州大学第三届我最喜爱的“十大教师”和“师德标兵”。长期从事本科生课程“电磁场与电磁波”“数学物理方法”及研究生课程“电磁数学”的讲授。倡导研究型教学和本科生参与科研实践，并开展相关教学研究。主持“研究型教学在’电磁场理论’课程中的实践及示范应用”项目，获省级教学成果二等奖。主要研究领域为新型人工电磁材料及器件等。先后主持和参与国家自然科学基金、甘肃省自然科学基金等科研项目，2014年获得省高校科技进步一等奖。近年来在国际期刊发表高水平SCI论文50余篇，其中指导本科生在美国《物理评论快报》发表论文2篇。
本书特色
配套教材《MATLAB电磁场与微波技术仿真》(梅中磊等编著，清华大学出版社)《电磁场与电磁波学习指导与典型题解》(梅中磊等编著，清华大学出版社)本书特色本书是为高等院校电子信息类专业主干基础课程“电磁场与电磁波”编写的本科生教材，是教育部一流本科课程“电磁场与电磁波”建设教材。其指导思想在于在一定程度上降低教材难度，强化物理概念的解释，淡化数学计算的推导。本教材融合了兰州大学“电磁场理论”教研组长期的教学经验，具有以下特点：? 思维导图 提供全书以及各章的思维导图，方便读者从全局的高度把握电磁场与电磁波的内容，提纲携领。
通俗易懂 物理概念解释通俗易懂；数学公式推导化繁为简；巩固举例恰如其分；穿插“顺口溜”让知识更容易记忆。
寓研于教 教材中有机融合最新科研进展，精选最具代表性的例题，如《科学》《物理评论快报》等著名刊物的内容，激发读者兴趣，利于培养科研素养。
联系生活 增加日常生活中的电磁现象，给予深入浅出的解释，学以致用。
利于实践 为书中实例提供完整的MATLAB程序代码，方便动手实践。
重点突出 增加“难点点拨”“重点提醒”“答疑解惑”等内容，帮助读者解决学习中的困惑。
教学资源 教学大纲 教学课件 动画视频 程序代码 思维导图 配套插图 教改论文说明：关注“人工智能科学与技术”微信公众号，在 “知识”→“资源下载”→“配书资源”菜单获取下载链接(或到清华大学出版社网站本书页面获取下载链接)。
教学名师执笔编著！国家级一流本科课程！教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材！微课视频、教学课件、程序代码、思维导图
目录
第1章矢量分析
1.1矢量的代数运算
1.1.1标量场和矢量场
1.1.2标量积与矢量积
1.1.3矢量的混合积
1.2标量场的梯度、矢量场的散度与旋度
1.2.1标量场的梯度
1.2.2矢量场的散度
1.2.3矢量场的旋度
1.2.4标量场的拉普拉斯运算
1.3矢量积分定理
1.3.1高斯散度定理
1.3.2斯托克斯定理
1.3.3格林定理
1.4三种常用坐标系
1.4.1坐标变量和基本单位矢量
1.4.2坐标变量之间的关系
1.4.3基本单位矢量之间的关系——单位圆法
1.4.4三种常用坐标系中的线元、面元和体元
1.4.5三种常用坐标系中的梯度、散度、旋度及拉普拉斯运算表达式
最1.5MATLAB绘制矢量场和标量场
本章小结
习题
第2章静电场
2.1库仑定律和电场强度
2.1.1库仑定律
2.1.2电场强度
2.1.3场的叠加原理和库仑场强法
2.1.4点电荷密度的数学表示
2.1.5电力线
最2.1.6用MATLAB绘制电力线
2.2真空中静电场的性质
2.2.1E通量
2.2.2高斯定理
2.2.3静电场的无旋性
2.2.4真空中静电场的基本方程
2.3静电势
2.3.1静电势的基本概念
2.3.2计算电场的电势法
2.3.3等势面
2.3.4电势的微分方程
2.4电偶极子
2.4.1电偶极子的电场
2.4.2均匀外电场对电偶极子的作用
2.5电介质的极化和电位移矢量
2.5.1电介质的极化和电极化强度
2.5.2束缚电荷
2.5.3电位移矢量和介质中的高斯定理
2.5.4介质中静电场的基本方程
最2.5.5极化相消的隐形机理
2.6静电场的边界条件
2.6.1两种媒质间静电场的边界条件
2.6.2两种介质间静电场的边界条件
2.6.3介质与导体间静电场的边界条件
2.7电容
2.7.1静电场中的导体
2.7.2孤立导体和双导体的电容
最2.7.3电容器的并联和串联与等效材料
2.8静电场的能量
2.8.1带电体系统的电场能量
2.8.2电场的能量密度
最2.9科技前沿： 静电隐形衣
本章小结
习题
第3章稳恒电场与磁场
3.1电流密度和电荷守恒定律
3.1.1电流与电流密度
3.1.2电流元
3.1.3传导电流与运流电流
3.1.4电动势
3.1.5电荷守恒定律——电流连续性方程
3.2稳恒电流的电场
3.2.1导电媒质中稳恒电场的基本方程
3.2.2稳恒电场的边界条件
3.2.3焦耳定律
3.2.4稳恒电场的静电比拟和电导
最3.3科技前沿： 直流电型隐身衣
3.4安培定律和磁感应强度
3.4.1安培定律
3.4.2磁感应强度： 毕奥踩伐尔定律
最3.4.3磁单极子
3.4.4洛伦兹力
3.5矢量势、稳恒磁场的基本性质
3.5.1磁通连续性原理
3.5.2矢量势及其微分方程
3.5.3安培环路定律
3.5.4真空中稳恒磁场的基本方程
3.6磁偶极子及磁场对其的作用
3.6.1磁偶极子的磁场
3.6.2稳恒磁场对磁偶极子的作用
3.7物质的磁化和磁场强度
3.7.1物质的磁化与磁化强度
3.7.2磁化电流
3.7.3磁场强度与磁介质中的安培环路定律
3.7.4磁介质中稳恒磁场的基本方程
3.7.5磁标势
3.7.6磁路
3.8磁场的边界条件
3.8.1两种磁介质间磁场的边界条件
3.8.2无自由面电流时两种磁介质间磁场的边界条件
3.8.3磁介质与理想导磁体间磁场的边界条件
3.9电感
3.9.1互感
3.9.2自感
最3.9.3互感计算和无线输电
3.10磁场能量
3.10.1电流回路系统的磁场能量
3.10.2磁场的能量密度
最3.11科技前沿： 静磁隐身衣
本章小结
习题
第4章静态场边值问题的解法
4.1静态场边值问题的分类和唯一性定理
4.1.1静态场边值问题的分类
4.1.2静态场的边值条件
4.1.3静态场边值问题的求解方法
4.1.4唯一性定理
4.1.5基于唯一性定理求解边值问题
最4.1.6科技前沿： 有源隐形的理论基础
4.2镜像法
4.2.1镜像法的原理
4.2.2导体与介质平面边界的镜像法
4.2.3导体与介质圆柱面边界的镜像法
4.2.4导体与介质球面边界的镜像法
4.2.5两种介质间平面边界的镜像法
4.3直角坐标系下的分离变量法
4.3.1分离变量法简介
4.3.2直角坐标系内的分离变量法
4.3.3边界条件的叠加
4.4圆柱坐标系内的分离变量法
4.4.1通解的三种形式
最4.4.2特殊函数不特殊： 用MATLAB绘制贝塞尔函数等曲线
最4.4.3科技前沿： 柱状隐形装置的分离变量法分析
最4.5球坐标系内的分离变量法
4.5.1球坐标系内的分离变量法
4.5.2轴对称情况下势函数的通解表达式
4.5.3特殊函数不特殊——用MATLAB绘制勒让德多项式曲线
4.5.4科技前沿： 球状静场隐形装置的分离变量法分析
4.6保角变换法
4.6.1复变函数及其性质
4.6.2保角变换法求解平面场问题的原理
4.6.3常见的保角变换
4.6.4许瓦兹部死斯多菲变换
最4.6.5神通广大的保角变换
本章小结
习题
第5章时变电磁场
5.1法拉第电磁感应定律
5.1.1法拉第电磁感应定律
5.1.2感应电动势的计算
5.1.3动生电动势的另一种推证方法
最5.1.4再议无线输电
5.2位移电流和全电流定律
5.3麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式
5.3.1麦克斯韦方程组
5.3.2正弦电磁场基本方程的复数形式
5.3.3洛伦兹力
5.4电磁场的边值关系
5.4.1两种媒质间电磁场的边值关系
5.4.2两种理想介质间电磁场的边值关系
5.4.3介质与理想导体间电磁场的边值关系
5.5电磁场的能量守恒定律与坡印亭矢量
5.5.1电磁场的能量守恒定律——坡印亭定理
5.5.2坡印亭矢量——能流密度矢量
5.5.3正弦场的复数坡印亭矢量与复功率
5.6电磁场的矢量势和标量势
5.6.1电磁场的矢量势和标量势介绍
5.6.2洛伦兹条件与动态势的波动方程——达朗贝尔方程
5.7推迟势和似稳电磁场
5.7.1达朗贝尔方程的解——推迟势
5.7.2似稳条件和似稳电磁场
5.7.3电磁理论与电路理论之间的关系
最5.8科技前沿： 麦克斯韦方程组的空间协变性——电磁隐身衣的基本原理
最5.9时变电磁场在生活中的应用
5.9.1电磁炮
5.9.2电磁秋千
5.9.3磁悬浮
5.9.4电磁阻尼
最5.10利用MATLAB实现矢量场散度和旋度的可视化
本章小结
习题
第6章电磁波的传播
6.1理想介质中的均匀平面电磁波
6.1.1电磁波的波动方程及其解——均匀平面电磁波
6.1.2复波动方程和均匀平面波的传播特性
6.1.3均匀平面波的能量密度和能流密度
6.1.4均匀平面电磁波的极化
6.1.5均匀平面电磁波的性质
最6.1.6双负电磁参数媒质中的均匀平面电磁波
6.2媒质的频散和电磁波的相速与群速
6.2.1媒质的频散及其复介电常数
6.2.2磁介质的复磁导率
6.2.3导电媒质的频散及其等效复介电常数
6.2.4电磁波的相速度和群速度
6.3电磁波在有耗媒质中的传播
6.3.1有耗媒质中传播的均匀平面波
6.3.2导电媒质中传播的均匀平面波
6.4电磁波在介质分界面上的反射与折射
6.4.1反射定律与折射定律
6.4.2菲涅耳公式
6.4.3全反射
6.4.4正入射
最6.4.5负折射和零折射
6.5电磁波在导体表面上的反射与折射
6.5.1电磁波在导体表面上的反射与折射介绍
6.5.2驻波
最6.5.3金属界面的表面波——SPP
6.5.4趋肤效应和邻近效应
6.5.5趋肤深度及表面电阻
6.5.6涡流及其应用
6.5.7电磁屏蔽
6.6波导和谐振腔
6.6.1高频电磁能量的传输
6.6.2矩形波导中的电磁波
6.6.3谐振腔
最6.7科技前沿： 左手材料的前世今生
6.7.1左手材料的基本特性
6.7.2左手材料的实现
6.7.3左手材料的应用领域
最6.8行波、驻波、极化等电磁波的MATLAB可视化
本章小结
习题
第7章电磁波的辐射
7.1天线的分类和常用电参数
7.1.1天线的分类
7.1.2天线的常用电参数
7.1.3天线辐射场的求解方法
7.2电偶极子辐射和磁偶极子辐射
7.2.1电偶极子辐射
7.2.2电磁场的对偶原理——二重性原理
7.2.3磁偶极子辐射
最7.2.4使用MATLAB绘制天线方向图
7.3振子天线
7.3.1对称半波振子天线
7.3.2任意长度的振子天线
最7.3.3MATLAB在天线场计算中的应用
7.4天线阵
7.4.1二元阵
7.4.2均匀直线式天线阵
7.4.3均匀平面天线阵
7.4.4立体天线阵
最7.5电磁超表面的相控阵解释
最7.6超材料天线介绍
本章小结
习题
部分习题参考答案
附录A三种常用坐标系中一些量的表达式
附录B矢量恒等式
B.1矢量代数恒等式
B.2矢量微分恒等式
B.3矢量积分恒等式
附录C物理常数
附录D希腊字母表
附录E用于构成十进制倍数和分数单位的词头
附录F常用保角变换对照表
参考文献
