應(yīng)用電磁學(xué)基礎(chǔ)（第四版）

第1章　導(dǎo)論：波與相量　1
1.1　概述　1
1.2　量綱、單位制及符號(hào)　2
1.3　電磁特性　3
1.3.1　從引力場(chǎng)開始　4
1.3.2　電場(chǎng)　5
1.3.3　磁場(chǎng)　7
1.3.4　穩(wěn)態(tài)場(chǎng)與動(dòng)態(tài)場(chǎng)　8
1.4　行波　9
1.4.1　無(wú)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(fù)數(shù)回顧　18
1.7　相量回顧　21
本章要點(diǎn)　24
重要術(shù)語(yǔ)匯總　25
習(xí)題　25
第2章　傳輸線　29
2.1　概述　29
2.1.1　波長(zhǎng)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(wú)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(wú)損線的輸入阻抗　49
2.7　一些無(wú)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(cè)試的應(yīng)用　54
2.7.4　長(zhǎng)度為l＝nλ/2的線路　56
2.7.5　四分之一波長(zhǎng)變換器　56
2.7.6　匹配的傳輸線：ZL=Z0　57
2.8　無(wú)損傳輸線上的功率流動(dòng)　58
2.8.1　瞬時(shí)功率　58
2.8.2　時(shí)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(dǎo)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(yīng)　76
2.11.2　彈射圖　79
本章要點(diǎn)　81
重要術(shù)語(yǔ)匯總　82
習(xí)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(gè)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(biāo)量和矢量三重積　97
3.3　正交坐標(biāo)系　99
3.3.1　直角坐標(biāo)系　99
3.3.2　柱坐標(biāo)系　100
3.3.3　球坐標(biāo)系　103
3.4　坐標(biāo)系間的變換　106
3.4.1　直角坐標(biāo)系到柱坐標(biāo)系的變換　106
3.4.2　直角坐標(biāo)到球坐標(biāo)的變換　108
3.4.3　柱坐標(biāo)到球坐標(biāo)的變換　110
3.4.4　兩點(diǎn)間的距離　110
3.5　標(biāo)量場(chǎng)的梯度　111
3.5.1　柱坐標(biāo)系及球坐標(biāo)系中的梯度　112
3.5.2　梯度運(yùn)算的性質(zhì)　113
3.6　矢量場(chǎng)的散度　114
3.6.1　散度定理　117
3.6.2　符號(hào)說(shuō)明　117
3.7　矢量場(chǎng)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(diǎn)　123
重要術(shù)語(yǔ)匯總　124
習(xí)題　124
第4章　靜電學(xué)　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(kù)侖定律　134
4.3.1　多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)　136
4.3.2　分布電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)　137
4.4　高斯定理　140
4.5　標(biāo)量電位　143
4.5.1　電位是電場(chǎng)的函數(shù)　143
4.5.2　點(diǎn)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(chǎng)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(dǎo)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(chǎng)的邊界條件　156
4.9.1　電介質(zhì)-導(dǎo)體邊界　158
4.9.2　導(dǎo)體-導(dǎo)體邊界　159
4.10　電容　160
4.11　靜電場(chǎng)的位能　163
4.12　鏡像法　165
本章要點(diǎn)　167
重要術(shù)語(yǔ)匯總　167
習(xí)題　168
第5章　靜磁學(xué)　176
5.1　概述　176
5.2　磁場(chǎng)力與轉(zhuǎn)矩　177
5.2.1　作用在載流導(dǎo)體上的磁場(chǎng)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(chǎng)　184
5.3.2　磁偶極子的磁場(chǎng)　188
5.4　兩平行導(dǎo)體間的磁場(chǎng)力　189
5.5　麥克斯韋靜磁場(chǎng)方程　190
5.5.1　磁場(chǎng)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(dǎo)率　199
5.7.3　鐵磁材料的磁滯　200
5.8　磁場(chǎng)的邊界條件　202
5.9　電感　203
5.9.1　螺線管中的磁場(chǎng)　204
5.9.2　自感　205
5.9.3　互感　207
5.10　磁場(chǎng)能　208
本章要點(diǎn)　209
重要術(shù)語(yǔ)匯總　209
習(xí)題　210
第6章　時(shí)變電磁場(chǎng)的麥克斯韋方程　218
6.1　動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)　218
6.2　法拉第定律　219
6.3　時(shí)變磁場(chǎng)中的靜態(tài)回路　220
6.4　理想變壓器　224
6.5　靜態(tài)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體　226
6.6　電磁式發(fā)電機(jī)　230
6.7　時(shí)變磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體　232
6.8　位移電流　232
6.9　電磁場(chǎng)的邊界條件　234
6.10　電荷-電流連續(xù)性關(guān)系　235
6.11　導(dǎo)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(shí)諧位　239
本章要點(diǎn)　242
重要術(shù)語(yǔ)匯總　243
習(xí)題　243
第7章　平面電磁波的傳播　247
7.1　無(wú)界電磁波　247
7.2　時(shí)諧場(chǎng)　249
7.2.1　復(fù)介電常數(shù)　249
7.2.2　無(wú)自由電荷媒介中的波動(dòng)方程　249
7.3　無(wú)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(dǎo)體　266
7.6　良導(dǎo)體中的電流　268
7.7　電磁功率密度　272
7.7.1　無(wú)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(diǎn)　276
重要術(shù)語(yǔ)匯總　276
習(xí)題　277
第8章　波的反射與透射、幾何光學(xué)　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(wú)損媒介的交界　283
8.2.2　與傳輸線的類比　285
8.2.3　無(wú)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(xué)　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(xué)　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(diǎn)　323
重要術(shù)語(yǔ)匯總　323
習(xí)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(yuǎn)端場(chǎng)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(zhǎng)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(lì)　374
9.12.2　陣列饋電　375
本章要點(diǎn)　378
重要術(shù)語(yǔ)匯總　378
習(xí)題　379
第10章　衛(wèi)星通信系統(tǒng)及雷達(dá)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(yù)算　388
10.4　天線波束　390
10.5　雷達(dá)傳感器　391
10.5.1　雷達(dá)系統(tǒng)的基本運(yùn)行　392
10.5.2　非模糊測(cè)距范圍　392
10.5.3　測(cè)距范圍及角度的分辨率　393
10.6　目標(biāo)探測(cè)　394
10.7　多普勒雷達(dá)　397
10.8　單脈沖雷達(dá)　398
本章要點(diǎn)　401
重要術(shù)語(yǔ)匯總　402
習(xí)題　402
附錄A　符號(hào)、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(xué)公式　407
附錄D　奇數(shù)號(hào)習(xí)題的答案　408
參考文獻(xiàn)　417
索引　419