《電磁場與電磁波》是由邵小桃、李一玫、王國棟編著，清華大學出版社、北京交通大學出版社於2013年12月出版的普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、國家電工電子教學基地系列教材。該書可作為通信、電子、自動化專業本科生“電磁場與電磁波”課程教材，也可供相關教師、學生及專業人員參考。
該教材分為7個章節，主要講述矢量分析、靜態場和時變場三個方面的內容：矢量分析是課程的數學基礎；靜態場包括靜電場、恆定電場和恆定磁場的基本方程和邊界條件，介質的極化和磁化特性，部分電容、電感的求解，分離變數法和鏡像法；時變場包括時變電磁場的基本定律，麥克斯韋方程組，時變場的邊界條件，坡印廷定理，均勻平面波和導行波的傳播特性。
基本介紹
- 書名：電磁場與電磁波
- 作者：邵小桃、李一玫、王國棟
- 類別：普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、國家電工電子教學基地系列教材
- 出版社：清華大學出版社、北京交通大學出版社
- 出版時間：2013年12月
- 頁數：285 頁
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787512116719
- CIP核准號：2013233211
- 版面字數：414千字
成書過程,編寫情況,出版工作,內容簡介,教材目錄,教學資源,教材特色,作者簡介,
成書過程
編寫情況
《電磁場與電磁波》是在普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《電磁場與電磁波基礎教程》的基礎上修訂而成。編者參考中國國內外經典電磁場與電磁波教材，並將教學實踐的經驗和對該課程的理解融入書的編寫中，合理地滲透新概念、新方法、新手段，注重經典與現代的有機結合。
《電磁場與電磁波》由邵小桃主編，第1章、第4章、第7章、MATLAB套用及書後附錄由邵小桃編寫，第2章、第3章、第5章、第6章及習題答案由李一玫編寫，各章套用及MATLAB仿真分析由王國棟編寫，部分研究型拓展題目由郭勇和張波編寫。
該書得到國家級教改項目“通信工程專業綜合改革試點建設項目”的資助，也得到北京交通大學出版社及特邀編輯的支持。
出版工作
2013年12月，《電磁場與電磁波》由清華大學出版社、北京交通大學出版社出版發行。
責任編輯 | 特邀編輯 | 封面美編 |
|---|---|---|
譚文芳 | 李曉敏 | 喬楚 |
內容簡介
《電磁場與電磁波》共7章，第1章為矢量分析，主要介紹了矢量的各種運算及運算法則、場的分類與表示、三種常見正交坐標系與微分元，重點講解了場的梯度、散度和旋度的物理意義及計算公式，亥姆霍茲定理的內容及意義，最後利用MATLAB分析了梯度、散度和旋度的特性。第2章、第3章和第4章屬於靜態場部分，包括靜電場、恆定電場和恆定磁場。從分析產生各自場的散度源和旋度源出發，建立了場所滿足的基本方程，討論了介質的極化和磁化特性，研究了介質中場的基本方程和邊界條件。在源和場的互求的基礎上，分析計算了部分電容、電阻和電感。基於唯一性定理，分析和闡述了分離變數法和鏡像法。第5章、第6章和第7章屬於時變場部分，包括時變電磁場、平面電磁波和導行電磁波。分析介紹了時變電磁場的基本定律、麥克斯韋方程組、時變場的邊界條件、坡印廷定理，均勻平面波在空間、導電媒質和各種導波系統中的傳播特性。
教材目錄
第1章 矢量分析 | 習題 | 5.6.1 時變電磁場的能量與功率 |
1.1 矢量運算 | 研究型拓展題目 | 5.6.2 時域坡印廷定理 |
1.1.1 標量與矢量 | 第3章 恆定電場 | 5.6.3 頻域坡印廷定理 |
1.1.2 矢量運算 | 3.1 電流密度 | 5.6.4 時變電磁場的唯一性定理 |
1.2 標量場和矢量場 | 3.1.1 電流強度和電流密度 | 5.7 時變電磁場的動態位 |
1.2.1 場的分類 | 3.1.2 電流密度和電荷密度 | 5.7.1 動態位方程 |
1.2.2 場的表示 | 3.1.3 歐姆定律 | 5.7.2 動態位方程的解 |
1.3 正交坐標系與微分元 | 3.1.4 焦耳定律 | 5.8 時變電磁場的套用 |
1.3.1 直角坐標系 | 3.2 恆定電場的基本方程 | 5.9 MATLAB套用分析 |
1.3.2 圓柱坐標系 | 3.2.1 電流連續性方程 | 小結 |
1.3.3 球坐標系 | 3.2.2 恆定電場的基本方程 | 思考與練習 |
1.4 標量場的方嚮導數和梯度 | 3.2.3 電動勢 | 習題 |
1.4.1 方嚮導數 | 3.3 恆定電場的邊界條件 | 研究型拓展題目 |
1.4.2 標量場的梯度 | 3.4 恆定電場與靜電場的比擬 | 第6章 平面電磁波 |
1.5 矢量場的通量和散度 | 3.5 恆定電場的套用 | 6.1 理想介質中的均勻平面波 |
1.5.1 通量和通量源 | 3.6 MATLAB套用分析 | 6.1.1 均勻平面波的方程和解式 |
1.5.2 矢量場的散度 | 小結 | 6.1.2 均勻平面波的傳播特性 |
1.5.3 散度定理 | 思考與練習 | 6.2 電磁波的極化 |
1.6 矢量場的環量和旋度. | 習題 | 6.2.1 直線極化 |
1.6.1 環量和渦旋源 | 研究型拓展題目 | 6.2.2 圓極化 |
1.6.2 矢量場的旋度 | 第4章 恆定磁場 | 6.2.3 橢圓極化 |
1.6.3 斯托克斯定理 | 4.1 安培力定律與磁感應強度 | 6.3 導電媒質中的均勻平面波 |
1.7 亥姆霍茲定理 | 4.1.1 安培力定律 | 6.3.1 導電媒質中的波動方程及其解式 |
1.7.1 無散場與無旋場 | 4.1.2 磁感應強度——畢奧—沙伐定律 | 6.3.2 導電媒質中均勻平面波的傳播特性 |
1.7.2 亥姆霍茲定理 | 4.1.3 洛侖茲力 | 6.4 均勻平面波的垂直入射 |
1.8 MATLAB套用分析 | 4.2 真空中恆定磁場的基本方程 | 6.4.1 導電媒質分界面的垂直入射 |
小結 | 4.2.1 磁通連續性方程 | 6.4.2 理想導體表面的垂直入射 |
思考與練習 | 4.2.2 安培環路定律 | 6.4.3 理想介質分界面的垂直入射 |
習題 | 4.3 矢量磁位 | 6.4.4 良導體表面的垂直入射 |
研究型拓展題目 | 4.3.1 矢量磁位 | 6.5 均勻平面波的斜入射 |
第2章 靜電場 | 4.3.2 磁偶極子 | 6.5.1 理想介質分界面的斜入射 |
2.1 電場強度 | 4.4 磁介質中的恆定磁場方程 | 6.5.2 波的全反射和全折射 |
2.1.1 庫侖定律 | 4.4.1 介質的磁化 | 6.5.3 理想導體表面的斜入射 |
2.1.2 電場強度 | 4.4.2 磁介質中的安培環路定律 | 6.6 群速 |
2.2 真空中靜電場的基本方程 | 4.5 恆定磁場的邊界條件 | 6.7 電磁波的套用 |
2.2.1 靜電場的通量和散度 | 4.5.1 兩種磁介質分界面上的邊界條件 | 6.8 MATLAB套用分析 |
2.2.2 靜電場的環量和旋度 | 4.5.2 理想導磁體表面的邊界條件 | 小結 |
2.2.3 真空中靜電場的基本方程 | 4.5.3 矢量磁位表示的邊界條件 | 思考與練習 |
2.3 電位 | 4.6 標量磁位 | 習題 |
2.3.1 電位的定義 | 4.6.1 標量磁位及其方程 | 研究型拓展題目 |
2.3.2 電位的計算 | 4.6.2 標量磁位的多值性 | 第7章 導行電磁波 |
2.3.3 電偶極子 | 4.6.3 介質磁化的磁荷模型及其標量磁位 | 7.1 導行波的基本特性 |
2.4 介質中的靜電場方程 | 4.7 電感 | 7.1.1 TEM波的傳輸特性 |
2.4.1 介質的極化 | 4.7.1 自感係數和互感係數 | 7.1.2 TE波和TM波的傳輸特性 |
2.4.2 介質中的高斯定律 | 4.7.2 自感和互感的計算 | 7.2 矩形金屬波導 |
2.5 靜電場的邊界條件 | 4.8 磁場能量 磁場力 | 7.2.1 矩形波導中的TM模 |
2.5.1 兩種介質分界面上的邊界條件 | 4.8.1 磁場能量 | 7.2.2 矩形波導中的TE模 |
2.5.2 介質與導體分界面上的邊界條件 | 4.8.2 磁場力 | 7.2.3 矩形波導的截止頻率和傳輸特性 |
2.6 泊松方程 拉普拉斯方程 | 4.9 恆定磁場的套用 | 7.2.4 矩形波導中的TE10模 |
2.7 靜態場的邊值問題 | 4.10 MATLAB套用分析 | 7.3 圓波導 |
2.7.1 格林定理 | 小結 | 7.3.1 圓波導中的場分布 |
2.7.2 唯一性定理 | 思考與練習 | 7.3.2 圓波導中波的傳播特性 |
2.7.3 靜態場的邊值問題 | 習題 | 7.3.3 圓波導中的三個常用模式 |
2.8 分離變數法 | 研究型拓展題目 | 7.4 同軸傳輸線 |
2.8.1 直角坐標分離變數法 | 第5章 時變電磁場 | 7.4.1 同軸線傳輸主模——TEM模 |
2.8.2 圓柱坐標分離變數法 | 5.1 法拉第電磁感應定律 | 7.4.2 同軸線中的高次模 |
2.8.3 球坐標系的分離變數法 | 5.2 位移電流 | 7.5 諧振腔 |
2.9 鏡像法 | 5.3 麥克斯韋方程組 | 7.5.1 諧振腔的基本概念及主要參數 |
2.9.1 平面鏡像法 | 5.3.1 麥克斯韋方程組 | 7.5.2 矩形諧振腔 |
2.9.2 球面鏡像法 | 5.3.2 本構關係 | 7.6 導行電磁波的套用 |
2.9.3 圓柱面鏡像法 | 5.3.3 無源區的麥克斯韋方程組 | 小結 |
2.10 多導體系統——部分電容 | 5.3.4 無源區的波動方程 | 思考與練習 |
2.10.1 電容的概念 | 5.4 時變電磁場的邊界條件 | 習題 |
2.10.2 多導體系統間的部分電容 | 5.4.1 兩種媒質分界面上的邊界條件 | 研究型拓展題目 |
2.11 靜電場能量、靜電力 | 5.4.2 理想導體表面的邊界條件 | 附錄A 定理與矢量恆等式 |
2.11.1 靜電場能量 | 5.5 正弦電磁場的複數表示法 | 附錄B 三個坐標系下的微分運算 |
2.11.2 靜電力 | 5.5.1 正弦場量的複數表示 | 附錄C 坐標系變換 |
2.12 靜電場的套用 | 5.5.2 麥克斯韋方程組的複數形式 | 附錄D 基本物理常數 |
2.13 MATLAB套用分析 | 5.5.3 波動方程的複數形式 | 附錄E SI詞頭 |
小結 | 5.5.4 復電容率、復磁導率 | 習題答案 |
思考與練習 | 5.6 坡印廷定理和坡印廷矢量 | 參考文獻 |
（教材目錄從左至右列出，參考資料：） | ||
教學資源
- 配套教材
《電磁場與電磁波》有配套的習題解答——《電磁場與電磁波習題解答》。
書名 | 電磁場與電磁波習題解答 |
|---|---|
作者 | 李一玫 |
ISBN | 9787512120440 |
出版時間 | 2014年9月 |
出版社 | 清華大學出版社、北京交通大學出版社 |
- 課程資源
《電磁場與電磁波》設有同名慕課——“電磁場與電磁波”。
課程名稱 | 電磁場與電磁波 |
|---|---|
提供院校 | 北京交通大學 |
課程類別 | 慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程 |
授課平台 | 中國大學MOOC |
教材特色
1、在建設思想上，《電磁場與電磁波》體現書是知識的載體，體現經典與現代理論與技術、解析與仿真的有機結合。
2、在知識結構上，該書理論敘述深入淺出，不羅列艱深的公式及數學推導，推導力求簡潔，重點強調結論的物理意義及其套用。
3、在素材選擇上，該書將科技成果轉化為教材內容，體現基礎性和先進性。
4、該書設計典型綜合例題和習題來加深對電磁場理論的理解，增加思考與練習引導學生自主學習和探究，從而對典型的電磁場問題有較清晰地認識。
5、該書插圖、MATLAB仿真分析圖形完整，一部分示意電磁場基本原理，另一部分與電磁場的基本物理現象有關，還有一部分展示了電磁波理論的套用。
6、該書電磁場與電磁波套用方面的內容系統全面，研究型擴展題目獨具特色。
作者簡介
邵小桃，女，碩士，北京交通大學電子信息工程學院副教授，研究方向：信號處理與電子系統、新一代電子信息技術。
李一玫，女，碩士，北京交通大學電子信息工程學院副教授，從事電路分析、高級交流電路等全英文課程及電磁場與電磁波、電工技術等中文課程的教學工作。
王國棟，男，博士，北京交通大學電子信息工程學院副教授，研究方向：寬頻移動通信系統與專用移動通信、軌道交通電磁兼容、控制工程。
