電磁場理論與計算（第二版）(2023年電子工業出版社出版的圖書)

《電磁場理論與計算（第二版）》是電子工業出版社出版的圖書，作者是尹家賢 等。

基本介紹

• 中文名：電磁場理論與計算（第二版） 
• 作者：尹家賢 等
• 出版時間：2023年7月
• 出版社：電子工業出版社
• 頁數：556 頁
• 字數：890千字
• ISBN：9787121458682
• 開本：16 開

內容簡介

本書內容包含兩部分：第一部分為電磁場理論，對應新入學碩士研究生的電磁場理論課程內容第二部分為電磁場的計算，對應高年級碩士研究生的計算電磁學課程內容。碩士研究生階段的電磁場課程教材的理論部分通常較為簡練，內容較深，但由於30多年來本科生課程體系的較大改變，碩士研究生的電磁場課程要求與本科生電磁場基礎知識之間有了較大差距，因此作者在本書中比較注重基礎理論，並在內容選取上注重工程套用，同時與電磁場的前沿研究有比較密切的結合。本書第一部分的內容包含基礎理論（如矢量分析、麥克斯韋方程、邊界條件和傳輸線理論）和高級問題（如波變換、疊加原理和分層介質球散射）；第二部分討論工程套用電磁場數值分析中的幾種重要的計算方法，包括有限差分法（特別是時域有限差分法）、有限元法和基於積分方程的矩量法。選擇這三種方法是因為它們代表電磁場數值分析中的三種基本近似。一旦學生熟悉了這三種方法，就很容易學習其他數值方法。第二部分還包含了求解積分方程的快速算法及結合不同數值方法的混合技術，利用這些技術能夠更有效地處理複雜的電磁問題。本書適合作為碩士研究生階段電磁場理論和計算電磁學相關課程的教材，同時也適合從事需要電磁場理論方面知識的工程技術人員參考閱讀。

圖書目錄

第一部分電磁場理論

第1章基本電磁理論

1.1矢量分析

1.1.1矢量運算元和積分定理

1.1.2符號矢量法

1.1.3亥姆霍茲定理

1.1.4格林定理

1.2總電荷和總電流表示的麥克斯韋方程組

1.2.1積分形式的麥克斯韋方程組

1.2.2微分形式的麥克斯韋方程組

1.2.3電流連續性方程

1.2.4洛倫茲力定律

1.3本構關係

1.3.1電極化

1.3.2磁化

1.3.3電傳導

1.3.4媒質的分類

1.4自由電荷和自由電流表示的麥克斯韋方程組

1.5邊界條件

1.6能量、功率和坡印亭定理

1.7時諧場

1.7.1時諧場

1.7.2傅立葉變換

1.7.3復功率

1.7.4復介電常數和復磁導率

原著參考文獻

習題

第2章自由空間中的電磁輻射

2.1標量位和矢量位

2.1.1靜態場

2.1.2時諧場和洛倫茲規範

2.2自由空間中矢量位的解

2.2.1δ函式和格林函式

2.2.2自由空間格林函式

2.2.3自由空間中的場-源關係

2.2.4輔助位函式的意義

2.2.5自由空間中的並矢格林函式

2.3自由空間中的電磁輻射

2.3.1無限小電偶極子

2.3.2有限長電偶極子

2.3.3遠場近似和索末菲輻射條件

2.3.4圓形電流環和磁偶極子

2.4面電流和平面陣列的輻射

2.4.1面電流的輻射

2.4.2平面陣的輻射

原著參考文獻

習題

第3章電磁定理和原理

3.1唯一性定理

3.2鏡像原理

3.2.1鏡像原理

3.2.2無限大半空間中的場-源關係

3.3互易定理

3.3.1一般形式的互易定理

3.3.2洛倫茲互易定理

3.3.3瑞利-卡森互易定理

3.4等效原理

3.4.1面等效原理

3.4.2等效原理在導體散射問題中的套用

3.4.3等效原理在介質體散射中的套用

3.4.4體等效原理

3.5對偶原理

3.6口徑輻射和散射

3.6.1等效問題

3.6.2巴比涅原理

3.6.3互補天線

原著參考文獻

習題

第4章傳輸線和平面波

4.1傳輸線理論

4.1.1傳輸線方程及其解

4.1.2反射和透射

4.1.3格林函式和特徵函式展開

4.2波動方程及其通解

4.2.1波動方程和分離變數法

4.2.2平面波特性

4.2.3波的速度與衰減

4.2.4線極化、圓極化和橢圓極化

4.2.5電磁波在超材料中的傳播

4.3面電流產生的平面波

4.4反射和透射

4.4.1垂直入射波的反射和透射

4.4.2斜入射時的反射和透射

4.4.3全透射和全反射

4.4.4電磁波入射到左手媒質時的透射

4.4.5平面波和傳輸線的相似性

4.5各向異性媒質和雙各向同性媒質中的平面波

4.5.1單軸媒質中的平面波

4.5.2迴旋媒質中的平面波

4.5.3手征媒質中的平面波

原著參考文獻

習題

第5章笛卡兒坐標系中的場與波

5.1均勻波導

5.1.1均勻波導的分析方法

5.1.2波導的一般特性

5.1.3均勻矩形波導

5.1.4波導中的損耗和衰減常數

5.2均勻諧振腔

5.2.1均勻諧振腔的一般特性

5.2.2矩形諧振腔

5.2.3材料和幾何形狀的微擾

5.3部分填充波導和介質板波導

5.3.1一般理論

5.3.2部分填充的矩形波導

5.3.3介質覆蓋導電平板波導

5.4波導中場的激勵

5.4.1面電流源激勵

5.4.2體電流源激勵

5.5平面分層媒質中的場

5.5.1譜域格林函式和索末菲恆等式

5.5.2分層媒質上方的垂直電偶極子

5.5.3分層媒質上方的水平電偶極子

5.5.4接地介質板上的電偶極子

原著參考文獻

習題

第6章柱坐標系中的場與波

6.1波動方程的解

6.1.1分離變數法的解

6.1.2柱面波函式

6.2圓波導、同軸線和圓柱諧振腔

6.2.1圓波導

6.2.2同軸線

6.2.3圓柱諧振腔

6.3圓柱介質波導

6.3.1混合模的分析

6.3.2混合模的特性

6.4波變換和散射分析

6.4.1波變換

6.4.2導體圓柱的散射

6.4.3介質圓柱的散射

6.4.4多層介質圓柱的散射

6.5無限長電流源的輻射

6.5.1線電流在自由空間中的輻射

6.5.2圓柱面電流的輻射

6.5.3導體圓柱存在時的輻射

6.5.4導體劈存在時的輻射

6.5.5有限長電流源的輻射

原著參考文獻

習題

第7章球坐標系中的場與波

7.1波動方程的解

7.1.1分離變數法的解

7.1.2球面波函式

7.1.3TEr和TMr模式

7.2球形諧振腔

7.3雙錐天線

7.3.1無限長雙錐天線

7.3.2有限長雙錐天線

7.4波變換和散射分析

7.4.1波變換

7.4.2平面波的展開

7.4.3導體球的散射

7.4.4介質球的散射

7.4.5多層介質球的散射

7.5加法定理和輻射分析

7.5.1球面波函式的加法定理

7.5.2球面電流的輻射

7.5.3球體存在時的輻射

7.5.4導體錐存在時的輻射

原著參考文獻

習題

第二部分電磁場的計算

第8章有限差分法

8.1有限差分公式

8.2一維問題分析

8.2.1擴散方程的求解

8.2.2波動方程的求解

8.2.3穩定性分析

8.2.4數值色散分析

8.3二維分析

8.3.1時域分析

8.3.2頻域分析

8.4Yee格線

8.4.1二維分析

8.4.2三維分析

8.5吸收邊界條件與理想匹配層

8.5.1一維吸收邊界條件

8.5.2二維吸收邊界條件

8.5.3理想匹配層

8.6色散媒質的模擬

8.6.1遞歸卷積法

8.6.2輔助微分方程法

8.7波激勵及遠場計算

8.7.1波激勵的模擬

8.7.2近遠場變換

8.8小結

原著參考文獻

習題

第9章有限元法

9.1有限元法概述

9.1.1一般原理

9.1.2一維算例

9.2標量場的有限元分析

9.2.1邊值問題

9.2.2有限元公式的建立

9.2.3套用算例

9.3矢量場的有限元分析

9.3.1邊值問題

9.3.2有限元公式的建立

9.3.3套用算例

9.4時域有限元分析

9.4.1邊值問題

9.4.2有限元公式的建立

9.4.3套用算例

9.5時域間斷伽遼金法

9.5.1時域間斷伽遼金法的基本思想

9.5.2中心通量時域間斷伽遼金法

9.5.3迎風通量時域間斷伽遼金法

9.5.4套用算例

9.6吸收邊界條件與理想匹配層

9.6.1二維吸收邊界條件

9.6.2三維吸收邊界條件

9.6.3理想匹配層

9.7數值計算中的幾個實際問題

9.7.1格線生成

9.7.2矩陣求解方法

9.7.3高階單元

9.7.4曲邊單元

9.7.5自適應有限元分析

9.8小結

原著參考文獻

習題

第10章矩量法

10.1矩量法概述

10.2二維分析

10.2.1積分方程的建立

10.2.2導電柱體的散射

10.2.3導電條帶的散射

10.2.4均勻介質柱體的散射

10.3三維分析

10.3.1積分方程的建立

10.3.2導線的散射和輻射

10.3.3導電物體的散射

10.3.4均勻介質體的散射

10.3.5非均勻介質體的散射

10.4周期結構的矩量法分析

10.4.1平面周期貼片陣的散射

10.4.2離散旋轉體的散射

10.5微帶天線和微帶電路的矩量法分析

10.5.1積分方程的建立

10.5.2矩量法求解

10.5.3格林函式的計算

10.5.4遠場計算及套用實例

10.6時域矩量法

10.6.1時域積分方程

10.6.2時間步進求解

10.7小結

原著參考文獻

習題

第11章快速算法和混合技術

11.1快速算法介紹

11.2共軛梯度-快速傅立葉變換法

11.2.1導電條帶與導線的散射

11.2.2導電平板的散射

11.2.3介質體的散射

11.3自適應積分法

11.3.1平面結構的分析

11.3.2三維物體的分析

11.4快速多極子法

11.4.1二維分析

11.4.2三維分析

11.4.3多層快速多極子算法

11.5自適應交叉近似算法

11.5.1低秩矩陣

11.5.2自適應交叉近似

11.5.3矩量法求解中的套用

11.6混合技術簡介

11.7有限差分與有限元混合方法

11.7.1時域有限元與時域有限差分之間的關係

11.7.2時域有限元與時域有限差分混合方法

11.7.3套用算例

11.8有限元－邊界積分混合方法

11.8.1常規公式的建立

11.8.2對稱公式的建立

11.8.3算例

11.9小結

原著參考文獻

習題

第12章計算電磁學結束語

12.1計算電磁學概述

12.1.1頻域和時域分析的對比

12.1.2高頻近似技術

12.1.3第一性原理數值方法

12.1.4時域仿真方法

12.1.5混合技術

12.2計算電磁學的套用

12.3計算電磁學的挑戰

原著參考文獻

附錄A 矢量恆等式、積分定理和坐標變換

附錄B 貝塞爾函式

附錄C 修正貝塞爾函式

附錄D 球面貝塞爾函式

附錄E 連帶勒讓德多項式