電磁場與電磁波（新形態版）

教學大綱+課件

目錄

第0章緒論

0.1電磁場與電磁波在生活中的應用

0.2電磁場與電磁波的發展簡史

0.3本課程的特點

0.4如何學好本課程

思考題

第1章電磁場理論中的數學基礎

1.1矢量運算

1.1.1標量與矢量

1.1.2矢量的加減法

1.1.3矢量的乘法

1.2梯度、散度和旋度

1.2.1標量場的梯度

1.2.2矢量場的散度

1.2.3矢量場的旋度

1.2.4無旋場和無散場

1.2.5拉普拉斯運算

1.3三種常用坐標系

1.3.1圓柱坐標系

1.3.2球坐標系

1.4格林定理與亥姆霍茲定理*

1.4.1格林定理

1.4.2亥姆霍茲定理

本章知識結構

習題

第2章靜電場

2.1庫侖定律與電場強度

2.1.1庫侖定律

2.1.2電場強度

2.1.3電場的疊加原理

2.2靜電場的散度和旋度

2.2.1電通量和高斯定律

2.2.2靜電場的旋度

2.3電位及其方程

2.3.1電位

2.3.2泊松方程及拉普拉斯方程

2.3.3點電荷的δ函數及格林函數

2.4電偶極子

2.4.1電偶極子的電位和電場

2.4.2電偶極子的等電位線和電場線

2.5靜電場中的介質

2.6邊界條件

2.6.1介質分界面上的邊界條件

2.6.2理想導體分界面上的邊界條件

2.7導體系統的電容

2.8靜電場能量與靜電力

2.8.1靜電場能量

2.8.2靜電力*

本章知識結構

習題

第3章恆定電場

3.1電流密度

3.1.1電流密度的定義

3.1.2傳導電流和運流電流

3.1.3歐姆定律

3.1.4焦耳定律

3.1.5電動勢

3.2電流連續性方程

3.3恆定電場的邊界條件

3.4導體中恆定電場與靜電場的比擬

本章知識結構

習題

第4章恆定磁場

4.1安培力定律與畢奧沙伐爾定律

4.1.1安培力定律

4.1.2畢奧沙伐爾定律

4.1.3洛倫茲力

4.2恆定磁場的基本方程、矢量磁位

4.2.1恆定磁場的散度、磁通連續性原理

4.2.2恆定磁場的旋度、安培環路定理

4.2.3矢量磁位

4.3磁偶極子

4.4恆定磁場中的磁介質

4.5恆定磁場的邊界條件

4.5.1磁感應強度、磁場強度以及矢量磁位的邊界條件

4.5.2標量磁位及其邊界條件

4.6電感

4.6.1自感

4.6.2互感

4.7磁場能量和磁場力

4.7.1磁場能量及能量密度

4.7.2磁場力*

本章知識結構

習題

第5章靜態場的邊值問題及其解法

5．1靜態場的邊值問題及唯一性定理

5．1．1邊值問題的分類

5．1．2唯一性定理

5．2鏡像法

5．2．1導體平面鏡像

5．2．2導體球面鏡像

5．2．3導體圓柱面的鏡像

5．2．4介質平面的鏡像

5．3分離變量法

5．3．1直角坐標系中的分離變量法

5．3．2圓柱坐標系中的分離變量法

5．3．3球坐標系中的分離變量法*

5．4有限差分法*

本章知識結構

習題

第6章時變電磁場

6．1位移電流與全電流安培環路定律

6．2法拉第電磁感應定律與有旋電場

6．3麥克斯韋方程組

6．4坡印廷矢量及坡印廷定理

6．5時變場下的邊界條件及唯一性定理

6．5．1時變場下的邊界條件

6．5．2時變場下的唯一性定理

6．6波動方程

6．7時變場下的位函數

6．7．1矢量位和標量位

6．7．2達朗貝爾方程

6．8時諧電磁場

6．8．1時諧電磁場的復數表示

6．8．2時諧電磁場的方程

6．8．3復介電常數和復磁導率

6．8．4平均能流密度和復坡印廷定理

本章知識結構

習題

第7章均勻平面電磁波

7．1理想介質中的平面波

7．1．1理想介質中沿z軸傳播的均勻平面波

7．1．2理想介質中沿任意方向傳播的均勻平面波

7．2導電介質中的平面波

7．2．1導電介質中的電磁波表達式

7．2．2弱導電介質中的均勻平面波

7．2．3良導電介質中的均勻平面波

7．2．4相速度與群速度

7．3各向異性介質中的均勻平面波*

7．3．1張量磁導率

7．3．2鐵氧體均勻平面波傳播特性

7．4電磁波的極化

7．4．1線極化

7．4．2圓極化

7．4．3橢圓極化

7．5均勻平面波對分界面的垂直入射

7．5．1對介質分界面的垂直入射

7．5．2對理想導體分界面的垂直入射

7．5．3對多層介質分界面的垂直入射

7．6均勻平面波對分界面的斜入射

7．6．1對理想介質分界面的斜入射

7．6．2對理想導體分界面的斜入射

本章知識結構

習題

第8章導行電磁波

8．1傳輸線的電路理論

8．1．1傳輸線上的波動方程

8．1．2無損傳輸線

8．2波導的電磁場理論

8．2．1TEM波

8．2．2TE波

8．2．3TM波

8．3矩形波導

8．3．1矩形波導中的TE波

8．3．2矩形波導中的TM波

8．4圓波導

8．4．1圓波導中的TE波

8．4．2圓波導中的TM波

8．5同軸波導

8．5．1同軸波導中的TEM波

8．5．2同軸波導中的高次模

8．6諧振腔

本章知識結構

習題

第9章電磁波的輻射

9．1滯後位

9．2電偶極子的輻射

9．3電與磁的對偶性

9．4磁偶極子的輻射

9．5電磁輻射幾個重要的參數

9．6陣列天線

9．6．1二元陣列

9．6．2均勻直線陣列

9．7口徑場輻射

9．7．1惠更斯元的輻射

9．7．2平面口徑場的輻射

本章知識結構

習題

第10章電磁分析方法與模擬軟件簡介

10．1電磁分析方法簡介

10．2電磁模擬軟件簡介

習題

附錄

參考文獻