電磁場與波：電磁材料及MATLAB計算

電磁波是電磁場的一種運動形態。電與磁可說是一體兩面，變動的電會產生磁，變動的磁則會產生電。變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統一的場，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波，電磁的變動就如同微風輕拂水面產生水波一般，因此被稱為電磁波，也常稱為電波

基本介紹

• 書名：電磁場與波：電磁材料及MATLAB計算
• 作者：（美）Dikshitulu K. Kalluri
• ISBN：978-7-111-46713-7
• 定價：95.00
• 出版時間：2014-07-29
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

基本信息

電磁場與波——電磁材料及MATLAB計算

書號： 46713

ISBN： 978-7-111-46713-7

作者： （美）Dikshitulu K. Kalluri

印次： 1-1

開本： 16

字數： 393千字

定價： 95.0

所屬叢書： 國外電子與電氣工程技術叢書

裝訂： 平

出版日期： 2014-07-29

內容簡介

本書藉助MATLAB，採用一種綜合的現代方法來闡述電磁波的相關概念，給出了用於求解各種問題的許多新穎計算方法，所涉及的知識面極其廣泛。其中包含簡單媒質中電磁場的一維、二維和三維問題的時諧方程、波傳播的解及其套用，複雜媒質（複雜材料、人工電磁材料、色散媒質、電漿、運動媒質）中電磁場方程和計算方法，電磁場問題的計算方法（有限差分法、矩量法、有限元法以及時域有限差分法），諸多附錄（涵蓋一系列相關專題和技術）以及大量習題等內容

目錄信息

出版者的話

譯者序

前言

第一部分　有界簡單媒質中的電磁場

第1章　簡單媒質中的電磁場2

1.1　引言2

1.2　簡單媒質2

1.3　時變電磁學3

1.4　時諧場5

1.5　準靜態和靜態近似6

第2章　簡單媒質中的電磁場：一維問題的解7

2.1　無源媒質中的均勻平面波(ρV=0,J源體積=0)7

2.2　良導體近似8

2.3　良導體中的均勻平面波：趨膚效應8

2.4　PEC和電介質分界面上的邊界條件8

2.5　交流電阻9

2.6　圓導線的交流電阻10

2.7　電壓和電流正弦波：傳輸線10

2.8　有限長度傳輸線12

2.9　電磁波極化13

2.10　波沿任意傳播方向14

2.11　波的反射15

2.12　p波的入射：平行極化情況15

2.13　s波的入射：垂直極化情況16

2.14　臨界角和表面波16

2.15　一維柱面波和貝塞爾函式18

參考文獻21

第3章　二維問題和波導22

3.1　直角坐標系中的二維解22

3.2　矩形波導中的TMmn模式23

3.3　矩形波導中的TEmn模式25

3.4　矩形波導中的主模：TE10模式26

3.5　波導中的功率流：TE10模式26

3.6　由非理想導體和電介質引起的TE10模式的衰減27

3.7　圓柱波導：TM模式27

3.8　圓柱波導：TE模式28

3.9　扇形波導28

3.10　電介質圓柱波導——光纖29

參考文獻30

第4章　三維問題的解31

4.1　PEC邊界矩形腔：TM模式31

4.2　PEC邊界矩形腔：TE模式32

4.3　空腔的Q值32

參考文獻33

第5章　球面波及其套用34

5.1　半積分型貝塞爾函式34

5.2　標量亥姆霍茲方程的解35

5.3　矢量亥姆霍茲方程36

5.4　TMr模式36

5.5　TEr模式37

5.6　球形腔37

第6章　拉普拉斯方程：靜態和低頻近似39

6.1　一維問題的解39

6.2　二維問題的解39

6.3　三維問題的解46

參考文獻48

第7章　關於波的其他問題49

7.1　群速度vg49

7.2　格林函式49

7.3　網路公式51

7.4　周期介質的阻帶55

7.5　輻射56

7.6　散射61

7.7　衍射64

參考文獻68

第二部分　複雜媒質中的電磁場

第8章　複雜材料的電磁模型70

8.1　電偶極子體分布70

8.2　頻變介電常數71

8.3　金屬模型72

8.4　電漿媒質73

8.5　電介質的極化74

8.6　混合方程76

8.7　良導體和半導體77

8.8　理想導體和超導體78

8.9　磁性材料82

參考文獻85

第9章　人工電磁材料86

9.1　人工電介質和電漿模擬86

9.2　左手材料90

9.3　手性介質98

參考文獻100

第10章　各向同性冷電漿中的波：色散媒質102

10.1　基本方程102

10.2　電介質與電介質空間分界面104

10.3　半空間電漿的反射105

10.4　電漿平板的反射106

10.5　穿過電漿平板的功率隧道109

10.6　非均勻電漿平板問題110

10.7　電漿層的周期分布111

10.8　表面波113

10.9　半空間電漿的暫態回響115

10.10　孤波117

參考文獻117

第11章　空間色散和熱電漿118

11.1　可壓縮氣體中的波118

11.2　熱電漿中的波119

11.3　有損熱電漿的本構關係122

11.4　無損熱電漿的電介質模型123

11.5　有損熱電漿的導體模型123

11.6　空間色散和非局域金屬光學124

11.7　等離子態的技術定義124

參考文獻125

第12章　各向異性媒質和磁電漿中的波126

12.1　引言126

12.2　各向異性冷電漿媒質的基本場方程126

12.3　一維方程：縱向傳播及L波和R波127

12.4　一維方程：橫向傳播及O波129

12.5　一維解：橫向傳播及X波129

12.6　有損磁電漿媒質的介電張量131

12.7　磁電漿層的周期分布132

12.8　表面磁電漿132

12.9　周期介質中的表面磁電漿133

12.10　磁導率張量133

參考文獻133

第13章　各向異性晶體中的光波134

13.1　雙軸晶體中波沿主軸的傳播134

13.2　沿任意方向波的傳播135

13.3　沿任意方向波的傳播：單軸晶體136

13.4　k曲面137

13.5　群速度作為極角的函式138

13.6　各向異性半空間的反射139

參考文獻139

第14章　運動媒質中的電磁場140

14.1　引言140

14.2　斯涅爾定律140

14.3　伽利略變換141

14.4　洛倫茲變換143

14.5　洛倫茲標量、矢量和張量145

14.6　四維空間中的電磁場方程146

14.7　電磁場的洛倫茲變換148

14.8　頻率變換和相位不變性149

14.9　運動平面的反射149

14.10　運動電介質的本構關係152

14.11　相對論粒子動力學152

14.12　電漿的參數變換153

14.13　運動電漿平板的反射154

14.14　運動電漿媒質的布儒斯特角和臨界角155

14.15　垂直於入射面運動的約束電漿155

14.16　運動電漿的波導模式155

14.17　運動電漿媒質的脈衝回響155

參考文獻155

第三部分　電磁計算

第15章　引言和一維問題158

15.1　電磁場問題：微分和積分方程158

15.2　離散化和代數方程組159

15.3　一維問題159

參考文獻172

第16章　二維問題173

16.1　有限差分方法173

16.2　疊代解法175

16.3　有限元方法176

16.4　二維泊松方程的有限元方法184

16.5　均勻波導問題的有限元方法187

16.6　傳輸線的特性阻抗：有限元方法201

16.7　矩量法：二維問題203

16.8　矩量法：散射問題207

參考文獻210

第17章　有限元方法的高級專題211

17.1　基於節點和棱邊的有限元方法211

17.2　弱形式和加權餘量法214

17.3　非均勻波導問題216

17.4　開放邊界、吸收邊界、條件和散射問題217

17.5　三維問題225

參考文獻229

第18章　利用多個單元分析脊形波導230

18.1　均勻脊形波導230

18.2　非均勻波導236

第19章　時域有限差分法241

19.1　真空中的傳輸線241

19.2　時域有限差分解242

19.3　數值色散244

19.4　非均勻、非色散媒質中的波：FDTD解246

19.5　非均勻、色散媒質中的波248

19.6　德拜材料中的波：FDTD解250

19.7　穩定極限和courant條件250

19.8　開放邊界250

19.9　激勵源251

19.10　頻率回響251

參考文獻252

第20章　電磁脈衝與開關電漿平板相互作用的時域有限差分法模擬253

20.1　引言253

20.2　FDTD方程的建立254

20.3　連續波與開關電漿平板的相互作用256

20.4　脈衝波與開關電漿平板的相互作用257

參考文獻260

第21章　基於微擾和變分技術的近似解析方法261

21.1　空腔的微擾261

21.2　變分技術和穩定公式266

參考文獻270

第四部分　附錄

附錄1A　矢量公式和坐標系272

附錄1B　滯後位和靜態位278

附錄1C　坡印廷定理283

附錄1D　麥克斯韋方程的低頻近似：R、L、C和憶阻器M284

附錄2A　當趨膚深度δ與導線半徑a可比擬時圓導線的交流電阻288

附錄2B　傳輸線：功率計算291

附錄2C　史密斯圓圖簡介293

附錄2D　非均勻傳輸線304

附錄6A　受限傅立葉級數的展開310

附錄7A　二維和三維格林函式312

附錄9A　熱電漿媒質的實驗模擬320

附錄9B　波在手性媒質中的傳播325

附錄10A　表面波激勵引起電漿羽衣的反向散射327

附錄10B　電磁輻射的經典光子理論335

附錄10C　時變媒質中的光子加速338

附錄11A　夾在兩半無限大電介質之間的熱各向同性電漿平板的薄膜反射特性351

附錄11B　非均勻熱磁電漿中波的一階耦合微分方程365

附錄11C　熱漂移單軸電子電漿的波導模式367

附12A　法拉第旋轉與自然旋轉371

附錄12B　鐵氧體和磁導率張量373

附錄14A　電磁波與運動有界電漿的相互作用375

附錄14B　平面電磁波斜入射到運動媒質時所產生的輻射壓力380

附錄14C　斜入射在相對運動單軸電漿平板上的電磁波的反射和透射383

附錄14D　以相對論速度運動的電漿媒質的布儒斯特角394

附錄14E　運動電漿對電磁波的全反射398

附錄14F　電磁波與垂直於入射面運動的有界電漿間的相互作用401

附錄16A　MATLAB程式408

附錄16B　餘切公式416

附錄16C　諾依曼邊界條件：有限元方法418

附錄16D　標準面積積分422

附錄16E　求場問題解的數值方法425

附錄17A　場奇異性問題434

附錄18A　輸入數據436

附錄18B　主程式452

附錄18C　函式程式455

附錄21A　復坡印廷定理465

第五部分　習題

習題468書目資源列表492