電磁場理論及應用(第三版)（簡體書）

本書在宏觀範圍內闡述了工程中所需要的電磁場的基本理論和計算方法。全書共10章，第1～5章為電磁場的基本理論，第6～10章介紹電磁場中的數學物理方法。在每一章中配有一定數量的習題，其中部分習題為正文內容的補充。本書由淺入深，循序漸進，便於在教學中應用。
本書可作為高等學校電氣工程、信息與通信工程、電子科學與技術等學科的研究生教材，也可供在相關工程領域從事科學研究和開發工作的科技人員參考。

目錄上篇 電磁場的基本理論 第1章 電磁場的基本性質和方程 2 1.1 場和源 2 1.1.1 電磁場的一些基本概念 2 1.1.2 源——電荷和電流 3 1.1.3 電荷守恒和電流連續性 4 1.2 電磁場的基本方程組 4 1.2.1 麥克斯韋方程組 4 1.2.2 媒質電磁性質的本構關係 5 1.3 媒質分界面上電磁場場量的銜接條件 6 1.4 電磁場的能量守恒和轉化定律 7 1.5 電磁場的動量守恒定律 9 1.6 電磁場的波動性 12 1.7 電磁場的動態位 13 1.7.1 電磁場的位函數 13 1.7.2 達朗貝爾方程 14 1.7.3 規範不變性 15 1.7.4 達朗貝爾方程的解 15 1.8 電磁場基本方程組的自洽性與完備性 16 1.9 正弦電磁場 18 1.9.1 正弦電磁場的復數表示法 18 1.9.2 坡印亭定理的復數形式 19 1.9.3 亥姆霍茲方程 19 1.10 運動系統的電磁場 20 1.10.1 相對性原理與洛倫茲變換 20 1.10.2 電流密度與電荷密度的變換 24 1.10.3 相對論中電場與磁場的變換關係 27 1.11 電磁場方程的四維形式 30 1.11.1 四維空間 31 1.11.2 四維空間的向量 32 1.11.3 麥克斯韋方程組的四維形式 33 習題1 36 第2章 靜電場的基本性質和方程 38 2.1 靜電場的一般特性 38 2.1.1 靜電場的基本方程 38 2.1.2 電位及其微分方程 39 2.1.3 靜電場的邊界條件 39 2.2 位場的基本定理 40 2.2.1 格林定理 40 2.2.2 靜電場的唯一性定理 40 2.2.3 格林互易定理 41 2.2.4 靜電場的疊加原理 43 2.3 三維泊松方程的積分解 44 2.4 格林等效層定理 47 2.5 二維泊松方程的積分解 50 2.6 場在無限遠處的性質和積分收斂問題 52 2.6.1 電場和電位在無限遠處的性質 52 2.6.2 積分的收斂性 53 2.7 多極子展開 54 2.7.1 電偶極子 54 2.7.2 電位的多極子展開 55 2.8 場強和電位的連續性問題 58 2.8.1 體電荷分布和面電荷分布 58 2.8.2 電偶極層（電殼） 59 2.9 靜電場中的能量 61 2.9.1 靜電能量與能量密度 61 2.9.2 導體系的靜電能量 64 2.9.3 靜電能量的幾個定理 64 2.10 靜電力 66 2.10.1 應用虛功原理計算靜電場中的力 66 2.10.2 電場體積力與表面力 66 2.10.3 關於作用在介質上的靜電力的討論 68 習題2 71 第3章 恒定磁場的基本性質和方程 74 3.1 恒定電流及其電場 74 3.1.1 電流恒定分布的必要條件 74 3.1.2 恒定電流的電場 75 3.1.3 電流分布的規律 76 3.2 恒定電流的磁場及其一般特性 80 3.2.1 恒定磁場的基本方程 80 3.2.2 恒定磁場的矢量磁位 80 3.2.3 恒定磁場的標量磁位 81 3.2.4 恒定磁場的唯一性定理 83 3.3 多極子展開 85 3.3.1 磁偶極子 85 3.3.2 矢量磁位的多極子展開 86 3.4 恒定磁場中連續性問題 87 3.4.1 體電流和面電流分布 87 3.4.2 磁偶層 88 3.5 矢量格林公式及其應用 89 3.5.1 矢量格林公式 89 3.5.2 方程*的積分 90 3.6 恒定磁場中的能量 92 3.6.1 磁場能量與能量密度 92 3.6.2 非線性媒質中的磁場能量 93 3.7 磁場力 93 習題3 95 第4章 電磁波的輻射和傳播 97 4.1 輻射場與電磁波 97 4.1.1 基爾霍夫公式 97 4.1.2 輻射場的性質 100 4.2 電磁波在理想介質中的傳播 102 4.3 電磁波在導電媒質中的傳播——集膚效應 104 4.4 電磁波的反射和折射——全反射 106 4.4.1 電介質分界面上的反射和折射 107 4.4.2 電介質分界面上的全反射和全折射 109 4.4.3 導電媒質表面上的反射和折射 111 4.4.4 理想導體表面上的正入射和駐波 113 4.5 電磁波在波導管中的傳播 115 4.5.1 電磁波解的分類 116 4.5.2 截止頻率fc 118 4.5.3 矩形波導管 119 4.5.4 波導模式 121 4.5.5 圓波導 121 4.5.6 波導腔壁的損耗 122 4.6 電磁波在同軸傳輸線中的傳播 122 4.6.1 同軸傳輸線中的TM波和TE波 123 4.6.2 同軸傳輸線中的TEM波 123 4.6.3 同軸傳輸線的電報方程 124 4.7 電磁駐波與諧振腔 126 4.8 群速度 128 4.9 電磁波在等離子體中的傳播 132 4.9.1 無磁場情況 132 4.9.2 有磁場情況 134 4.10 電磁波在磁各向異性媒質 中的傳播 139 4.10.1　鐵氧體的磁導率張量 139 4.10.2 無限大磁化鐵氧體中的平面波 140 4.11 電磁波在電各向異性媒質中的傳播 143 4.11.1 無耗電各向異性介質中的波動方程 143 4.11.2 尋常波與非尋常波 145 4.12 表面電磁波及其存在條件 147 4.12.1 表面電磁波 147 4.12.2 表面電磁波的存在條件 150 4.12.3 沿圓柱傳播的波 151 4.13 介質波導 151 4.13.1 介質平板中波解的形式 151 4.13.2 TE波 152 4.13.3 TM波 155 4.14 電磁波的散射 156 4.14.1 平面波用柱面波表示 156 4.14.2 理想導電圓柱體對TM模平面波的散射 157 4.14.3 理想導電圓柱體對TE模平面波的散射 158 4.14.4 理想導電球對平面波的散射 160 習題4 162 第5章 電磁場與媒質的相互作用 164 5.1 電介質退極化場的分析 164 5.1.1 電介質的極化與極化強度 164 5.1.2 電介質的退極化場 165 5.1.3 電介質中的電場 166 5.1.4 人工電介質 167 5.2 電介質的極化理論 169 5.2.1 無極分子情況 169 5.2.2 有極分子情況 170 5.3 電介質的色散理論 172 5.3.1 介電常數的色散定律 173 5.3.2 介質色散的經典模型 174 5.3.3 導體的色散 177 5.4 磁介質退磁化場的分析 178 5.4.1 磁介質的磁化與磁化強度 178 5.4.2 磁介質的退磁化場 179 5.4.3 磁介質中的磁場 180 5.5 磁介質的磁化理論 181 5.5.1 反磁質 181 5.5.2 順磁質 182 5.6 鐵磁質的磁化 184 5.6.1 鐵磁質的外斯理論 184 5.6.2 永磁體 186 5.7 電磁場的非線性問題 189 5.7.1 非線性磁介質 189 5.7.2 復磁導率和有效磁導率 191 5.8 超導體的電磁性質 192 5.8.1 超導現象 192 5.8.2 倫敦方程 193 5.8.3 超導體電動力學方程 195 5.8.4 超導體的復電導率 196 5.8.5 Ⅰ型超導體和Ⅱ型超導體 197 5.9 等離子體中的電磁場 197 5.9.1 磁流體方程 198 5.9.2 等離子體的一些物理性質 198 5.9.3 等離子體中的電磁波傳播 202 5.10 電磁超材料 204 習題5 207下篇 電磁場中的數學物理方法第6章 分離變量法 209 6.1 直角坐標系中拉普拉斯方程的解 209 6.2 圓柱坐標系中拉普拉斯方程的解 211 6.2.1 平面極坐標中的情形 211 6.2.2 圓柱坐標系中的情形 214 6.3 球坐標系中拉普拉斯方程的解 218 6.4 疊片鐵心中的渦流 224 6.5 導體中的電磁場——擴散過程 226 6.5.1 薄鐵心片問題 226 6.5.2 矩形截面柱體鐵心問題 227 6.5.3 圓柱體鐵心問題 229 6.6 鐵磁球體問題 231 6.6.1 鐵磁球體中磁場的消失 232 6.6.2 鐵磁球體的正弦穩態 234 6.7 一般正交曲線坐標系中的分離變量法 236 6.7.1 正交曲線坐標系 236 6.7.2 帶電金屬盤的表面電荷分布 239 6.8 本征值及本征函數 240 6.8.1 本征函數與本征值 240 6.8.2 無窮區域問題 241 6.9 非齊次問題 244 6.9.1 定解問題的分解 244 6.9.2 本征函數展開法 245 6.9.3 近似方法——局部適合法 248 習題6 248 第7章 復變函數法 251 7.1 復變函數的一些基本概念 251 7.1.1 共軛調和函數 251 7.1.2 解析函數的保角性質 252 7.2 復位函數 253 7.3 保角變換 259 7.4 多邊形邊界的施瓦茲變換 262 7.4.1 施瓦茲變換 263 7.4.2 施瓦茲變換式中常數和界點的確定 264 7.4.3 應用施瓦茲變換求解平板電容器的邊緣電場 265 7.5 橢圓積分和橢圓函數 267 7.5.1 橢圓積分 268 7.5.2 橢圓函數 270 7.5.3 橢圓函數的性質及幾個特殊值 271 習題7 272 第8章 格林函數法 273 8.1 格林函數和狄拉克*函數簡述 273 8.1.1 點源的概念及其數學表示 273 8.1.2 格林函數 275 8.1.3 格林函數的基本性質 278 8.2 兩種特殊區域的格林函數及狄利克雷問題的解 279 8.2.1 半空間的格林函數 279 8.2.2 球域的格林函數 280 8.3 求格林函數的本征函數展開法 282 8.3.1 無限長矩形金屬管問題 282 8.3.2 格林函數的本征函數展開 283 8.4 格林函數的分離變量法解 284 8.5 格林函數的積分變換法解 288 8.5.1 一般步驟 289 8.5.2 分離變量解和積分變換解的關係 291 8.6 二維格林函數的保角變換解法 292 8.7 亥姆霍茲方程的積分形式解 293 習題8 296 第9章 電磁場的積分方程 298 9.1 靜電場的直接邊界積分程 298 9.2 靜電場的間接邊界積分方程 301 9.3 靜電場的魯賓積分方程——用面電荷密度作為變量 304 9.3.1 電介質中的凈電荷密度 304 9.3.2 電介質問題的魯賓積分方程 306 9.3.3 導體問題的魯賓積分方程 307 9.4 靜電場的魯賓積分方程——用電位作為變量 308 9.4.1 電介質問題的積分方程 308 9.4.2 導體問題的積分方程 312 9.5 磁化強度M的積分方程 312 9.6 全標量磁位*的積分方程 314