电磁场与电磁波(第3版)
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作者张洪欣，沈远茂，韩宇南编著
出版社清华大学出版社
ISBN9787302583165
出版时间2022-01
版次3
装帧平装
开本16开
纸张胶版纸
页数320页
字数490千字
定价59元
货号SC:9787302583165
上书时间2024-05-07
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作者简介:
张洪欣 北京邮电大学电子工程学院教授/博士生导师，北京市教学名师，北京市师德先锋，中国研究生电子设计竞赛优秀指导教师，重量一流本科课程负责人，重量及北京市一流本科专业负责人。先后兼任全国高等学校电磁场教学与教材研究会常务理事、国家教材委员会专家、航天军民融合产业众创空间首席专家、航天装备技术领域专家、教育部学位与研究生教育发展中心评议专家、中国电子学会DSP应用专家委员会副主任委员、北京生理科学会董事、中华预防医学会自由基预防医学专业委员会常委、北京电子电器协会电磁兼容分会委员、中国电子学会电磁兼容分会委员、北京市科学技术奖励评审专家、中国电机工程学会电磁干扰委员会委员、中国电子学会电波传播分会委员、IET高级会员。长期从事无线通信、信号与信息处理、电磁兼容与信息安全、生物电子等领域的教学和研究工作。先后开设“电磁场与电磁波”“物理光学”“计算电磁学的数值方法”“电磁兼容原理”“生物电子学”“通信原理”“计算机原理”“电路分析”“数字电路技术”等本科生及研究生课程。发表学术论文200余篇，主持国家自然科学基金、“十三五”计划、航空基金等50多项科研项目。申请国家发明专利20余项，出版图书5部。获得中国产学研合作创新与促进奖、第五届中国创新挑战赛专题赛优秀奖、北京市教学成果奖等40多项。担任《电波科学学报》专刊主编、《The Journal of China university of posts and telecommunications》《Iraqi Journal for Electrical and Electronic Engineering》编委等。
主编推荐:
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教学资源
教学课件 配书教案（PPT）可到清华大学出版社网站本书页面下载。
学习辅导 《电磁场与电磁波教学、学习与考研指导》（张洪欣等编著，清华大学出版社）。
实验指导 《电磁场与微波技术测量及仿真》（赵同刚等编著，清华大学出版社）。
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内容简介:
本书面向“三全育人”教育目标组织内容，以基本电磁现象的普遍规律为基础，系统论述电磁场与电磁波的基本概念、基本原理及基本应用。全书共分9章：第1章介绍正交坐标系和矢量分析，为后续章节奠定数学知识基础；第2章介绍静电场与恒定电场，详细论述了基本电场方程、电场边界条件、电偶极子、电容、电场能量及电场力等；第3章介绍恒定磁场，详细论述了基本磁场方程、磁场边界条件、矢量磁位、电感、磁场能量及磁场力等；第4章介绍静态场的边值问题及其解法，详细论述了分离变量法、镜像法、有限差分法及其应用等；第5章介绍时变电磁场的性质，详细论述了麦克斯韦方程组、坡印亭矢量、交变场的位等；第6章介绍无界媒质中的均匀平面波，详细论述了平面波的性质、电磁波的极化、平面波在良介质及良导体中的传播特性等；第7章介绍电磁波的反射和折射，详细论述了平面波在理想导体表面、理想介质分界面及导电媒质分界面反射和折射的性质；第8章介绍导行电磁波，详细论述了双导体传输线、波导等导波传输系统和谐振腔的性质及其基本应用；第9章介绍电磁辐射，详细论述了电磁辐射过程、电偶极子、磁偶极子、电磁场的对偶性、对称振子天线、天线基本参数及应用等。本书可以作为高等院校电子信息类与电气信息类专业“电磁场基础”相关课程的教材，也可作为从事电波传播、电磁兼容、射频与微波技术的科研和工程技术人员的参考工具书。
摘要:
第3章
CHAPTER 3
恒 定 磁 场
第2章讨论了在恒定电流条件下分布不变的电荷所产生的恒定电场的性质。实验表明，恒定电流会产生恒定磁场，或者称为静态磁场。静态电场与静态磁场又统称为静态电磁场（静态场）。本章将从基本实验定律出发，描述恒定磁场的基本场矢量和基本场方程，讨论恒定磁场的性质，确立恒定磁场的边界条件，分析磁偶极子、磁介质的磁化、矢量磁位、电感、磁场能量和磁场力等基本问题。
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3.1恒定磁场的基本定律
3.1.1安培力定律
实验表明，两个恒定电流回路之间存在着相互作用力。1820年，法国物理学家安培通过实验总结出这个相互作用力所遵循的规律，即安培力定律。
图31电流回路之间的
相互作用力
如图31所示，根据安培力定律，在真空中有分别载有恒定电流I、I1（线电流）的两个回路C0和C1，则C0对C1的作用力为
F10=μ04π∮l∮l′I1dl×（Idl′×eR）R2（31）
其中，l′、l分别为对两个回路C0和C1的积分路径，μ0＝4π×10-7H/m（亨/米）为真空中的磁导率； r′和r分别为电流元Idl′与I1dl的位置矢量，R为两个电流元之间的距离。R=r-r′=ReR，eR=R/R。
同样，回路C1对C0的作用力为F01=-F10，即两个回路之间的相互作用力满足牛顿第三定律。
由式（31）可以得到两个电流元Idl′与I1dl之间的相互作用力为
dF10=-dF01=μ04πI1dl×（Idl′×eR）R2（32）
注意，实际上孤立的电流元并不存在，在此主要用于电流闭合回路安培力的计算。
3.1.2毕奥萨伐尔定律
实验表明，电流元在磁场中会受到力的作用，该力的大小与磁场、电流的大小及磁场与电流方向夹角的正弦成正比，其方向与电流方向和磁场方向均垂直。由此得到该力与电流元Idl、磁感应强度B的关系为
df=Idl×B（33）
对于闭合回路，其在磁场中受到的力为
f=∮lIdl×B（34）
类似于静电场中电场强度的定义，恒定电流回路在某点产生的磁感应强度可定义为单位电流元在该点所受到的优选磁场力。由此比较式（33）与式（32），此时式（33）中的Idl相当于式（32）中的I1dl，可以得到电流元Idl′在距离其R的场点处产生的磁场为
dB=μ04πIdl′×eRR2=μ04πIdl′×RR3（351）
其中，磁感应强度B为一个矢量函数，其单位为特斯拉（T），或者韦伯/米2（Wb/m2）。在工程上还用较小的单位高斯（Gs），其中，1T=104 Gs。
对于面电流分布，由于Idl′=Jsdy′dl′=JsdS′，其中Js为面电流密度，dy′为垂直于电流方向的横向长度。因此，面电流元产生的磁感应强度为
dB=μ04πJs×RR3dS′（352）
...
目录:
绪论
第1章矢量分析
1.1矢量代数
1.1.1标量和矢量
1.1.2矢量的加法和减法
1.1.3矢量的乘法
1.2三种常用的坐标系
1.2.1正交坐标系
1.2.2直角坐标系
1.2.3圆柱坐标系
1.2.4球坐标系
1.3标量场的梯度
1.3.1标量场的等值面
1.3.2方向导数
1.3.3梯度
1.4矢量场的通量与散度
1.4.1通量
1.4.2散度
1.4.3散度定理
1.5矢量场的环量与旋度
1.5.1环量
1.5.2旋度
1.5.3斯托克斯定理
1.6无旋场与无散场
1.6.1无旋场
1.6.2无散场
1.7拉普拉斯运算与格林定理
1.7.1拉普拉斯运算
1.7.2格林定理
1.8亥姆霍兹定理
1.9冲激函数及其性质
习题
第2章静电场与恒定电场
2.1库仑定律与电场强度
2.1.1库仑定律
2.1.2电场强度及其叠加原理
2.2电场强度的通量和散度
2.2.1电场强度的通量
2.2.2电场强度的散度
2.3电场强度的环量及旋度
2.3.1电场强度的环量
2.3.2电场强度的旋度
2.4静电场的电位函数
2.4.1电场强度与电位函数
2.4.2电位函数的表达式
2.5电偶极子
2.5.1电偶极子的电位函数
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