随着信息技术的飞速发展，电磁场与波在电子信息技术中的应用与日俱增，它是通信、电子、电气、电力和电机等应用学科的重要理论基础。本书编写的目的是为了提高电磁场与波这一课程的教学质量，以促进读者知识、能力全面发展，本书在普通物理电磁学的基础上系统阐述了宏观电磁场与波的基本理论和基本分析方法， 重点介绍了时变电磁场的基本特性及其应用。

　　本书特点
　　● 本书内容丰富且起点低、语言流畅，有利于教学或自学。
　　● 本书在结构上突出重点、分散难点，编写时特别注重通过调用学生原有的知识推导出新的知识，从而形成了本书演绎法与归纳法有机结合的特点。
　　● 本书注重理论与实际紧密结合，将科研实践与成果引入了教材，并在每章章末附有大量习题，起到了巩固理论知识的目的。

无

本书阐述了宏观电磁现象的基本规律和基本的分析方法，它是通信、电子、电气、电力和电机等应用学科的重要理论基础。随着信息技术的飞速发展，更是要求从事电子信息技术的人员通晓和掌握电磁场与电磁波的基本特性、分析方法及其应用。因此，本课程是电子信息类和通信类专业本科学生必须具备的知识结构的重要组成部分。
　　本书的参考学时为48～64学时，全书共分为9章。电磁场是矢量场，第1章矢量分析为研究电磁场的运动规律提供必要的数学基础。第2章场论给出了电磁场理论的基本框架：麦克斯韦方程、连续性方程和洛仑兹力公式，是全书阐述的重点。第3、4章为静态场部分。第5～8章为时变场内容，其中第5、6章的平面波部分也是全书阐述的重点。第9章为均匀传输线理论。目录中标注“*”号的内容可根据专业的需要和学时的多少由教师酌情取舍。每章末都配备较多数量的习题供广大师生选择，书末附有第1～8章大部分习题的简单答案。
　　本书的编写以提高场与波教学质量，促进学生知识、能力和素质全面发展为目标，形成了贯穿全书的一些特点。

　　1编写原则
　　(1)低起点、少而精的原则。第1章通俗细致地讲述了矢量分析，只要学过微积分和电磁学，就是本书的最佳读者。
　　(2)突出重点、分散难点的原则。重要的公式在附录1中汇总。重要的概念、定理和结论用通俗的语言进一步阐释，有利于教学或自学。
　　(3)温故知新的原则。考虑到知识创新绝非平地起高楼，编写时特别注重通过调用学生原有的知识导出新的知识。

　　2演绎法与归纳法的有机结合
　　本书从宏观结构体系上看是演绎法，采用公理化叙述体系；而细节上采用归纳法，如常用坐标系、偶极子和均匀平面波等都是先特殊后一般。

　　3全书内容上的几点新意
　　(1)将科研成果引进教材，34节似稳电磁场的两道例题既来自科研实践，又是分布参数影响的好例子。
　　(2)第4章静态场边值问题补充了圆柱坐标系三维的分离变量法，目的是与导行电磁波中圆波导场解“接轨”；格林函数法既让镜像法有所归属，又有助于日后学习并矢格林函数。
　　(3)第7章讲赫兹磁偶极子时引进对偶原理、讲惠更斯面元时引进等效原理。这两条原理的引入时机比较恰当。
　　（4）第8章严格证明了：理想矩形波导中的任一TE模均可等效为电场z分量等于零的线极化均匀平面波对该波导斜入射所形成的合成场，丰满了部分波的概念。
　　(5)第9章为均匀传输线理论。这是因为长线理论既是“场路结合”的典范，又是学习微波技术的最重要的基础。如果没有微波方面的后续课程，则选用本书最为精当。
　　在本书的编写过程中。丁卫平副教授编写了第1、2章，李平辉副教授编写了第9章，王增和教授编写了第3~8章并负责全书统稿。此外，王平胜、韩明哲、薛惟超、许鹏、苟少伟、路虎云等同学在文字录入和习题解答方面做了大量有益的工作。

　　作者
　　2007年1月

随着信息技术的飞速发展，电磁场与波在电子信息技术中的应用与日俱增，它是通信、电子、电气、电力和电机等应用学科的重要理论基础。本书编写的目的是为了提高电磁场与波这一课程的教学质量，以促进读者知识、能力全面发展，本书在普通物理电磁学的基础上系统阐述了宏观电磁场与波的基本理论和基本分析方法， 重点介绍了时变电磁场的基本特性及其应用。 本书特点 ● 本书内容丰富且起点低、语言流畅，有利于教学或自学。 ● 本书在结构上突出重点、分散难点，编写时特别注重通过调用学生原有的知识推导出新的知识，从而形成了本书演绎法与归纳法有机结合的特点。 ● 本书注重理论与实际紧密结合，将科研实践与成果引入了教材，并在每章章末附有大量习题，起到了巩固理论知识的目的。

第1章矢量分析
11常用坐标系
111三种常用坐标系的构成
112不同坐标系坐标单位
变量之间的关系
113不同坐标系坐标单位
矢量之间的关系
12矢量函数
121矢量表示法
122矢量函数
13标量函数的梯度（gradient）
131标量场的等值面和
等值线
132方向导数
133梯度（gradient）
14矢量函数的散度(divergence)
141矢量场的矢量
线（力线）
142矢量场的通量
143散度(divergence)
144高斯散度定理
15矢量函数的旋度(rotation)
151矢量的环量
152矢量的旋度(rotation)
153斯托克斯定理
16矢量恒等式与格林定理
161哈密顿一阶微分算子
及恒等式
162哈密顿二阶微分算子
及恒等式
163格林定理
17亥姆霍兹定理(Helmholtz)
171无旋场、 无散场和
调和场
172亥姆霍兹定理
习题

第2章电磁场基本方程
21电磁场的源
211电荷和电荷密度
212电流和电流密度
213电量不变性与连续性
方程
22电场、 磁场和洛仑兹力
221电场
222磁场
223洛仑兹力
23法拉第电磁感应定律
24麦克斯韦方程组
241麦克斯韦方程组
242麦克斯韦方程组的
物理意义
243限定形式的麦克斯韦
方程组
25边界条件
251H的边界条件
252E的边界条件
253D和B的边界条件
26复数形式的麦克斯韦方程
261谐变电磁场场量的
复数表示法
262麦克斯韦方程组的
复数形式
263复介电常数
27电磁能量守恒与转化定律
271坡印廷矢量和坡印
廷定理
272坡印廷定理的复数
形式
273坡印廷矢量的瞬时值
和平均值
习题

第3章静态电磁场
31静电场
311基本方程与边界条件
312电位函数
313电偶极子
314电能与电容
315静电场的算例
32恒定电流的电场
321基本方程与边界条件
322电位函数
323恒定电场与静电场的
对偶
324恒定电场的算例
33恒定电流的磁场
331基本方程与边界条件
332矢量磁位
333磁偶极子
334磁场的能量
335互感与自感
336恒定磁场的计算实例
34似稳电磁场
341似稳场的基本方程
342基尔霍夫定律
343似稳场的算例
习题

第4章静态场边值问题
41唯一性定理
411静态场边值问题分类
412唯一性定理
42分离变量法
421直角坐标系中的分离
变量法
422极坐标系中的分离
变量法
*423圆柱坐标系中的分离
变量法
43镜像法
431静电场中的镜像法
*432恒定磁场中的镜像法
433电轴法
434镜像法小结
*44格林函数法
441格林函数法的基本
思想
442泊松方程的基本积分
公式
443格林函数法的积分
公式
444格林函数举例
习题

第5章无界空间中的均匀平面波
51无耗媒质中的均匀平面波
511理想介质中的波动
方程
512波动方程的解
513理想介质中均匀平面
波的传播特性
514均匀平面波解的推广
52沿任意方向传播的均匀
平面波
521沿x轴方向传播的
均匀平面波
522沿y轴方向传播的
均匀平面波
523沿任意方向传播的
均匀平面波
53电磁波的极化
531线极化
532圆极化
533椭圆极化
54媒质的分类
541良导体条件
542媒质的分类
543导电媒质中的场方程
55有耗媒质中的均匀平面波
551有耗媒质中的波动
方程及其解
552传播常数和波阻抗的
计算
553有耗媒质中均匀平面
波的传播特性
*56电磁波的传播速度
561相速与视在相速
562群速度
563能量速度
习题

第6章均匀平面波的反射与折射
61反射定律与折射定律
62对两种不同媒质分界面的
垂直入射
621均匀平面波垂直入射
到理想导体表面
622均匀平面波垂直入射
到理想介质表面
*623均匀平面波垂直入射
到有耗媒质表面
*63对多层媒质分界面的垂直入射
631半波长夹层介质
6321/4波长的涂敷层
633消除良导体表面的
反射
64对两种不同媒质分界面的
斜入射
641均匀平面波斜入射到
理想介质表面
*642均匀平面波斜入射
到导体表面
习题
第7章电磁波的辐射
71矢量磁位与标量电位
711时变场的动态位
712谐变场的动态位
72滞后位
73电偶极子的辐射
731电偶极子的数学模型
732电偶极子的矢量磁位
*733电偶极子的标量电位
734电偶极子的电磁场解
735电偶极子的辐射场
736电偶极子的辐射特性
74方向函数与方向图
741方向函数
742方向图
*743方向系数
*75磁偶极子的辐射
751磁偶极子的模型
752磁偶极子的矢量磁位
753磁偶极子的电磁场解
754对偶原理
755磁偶极子的辐射特性
756磁偶极子的辐射功率
*76惠更斯元的辐射
761等效原理
762惠更斯元的辐射场
763惠更斯元的辐射特性
*77对称振子
771结构和辐射场解
772半波振子及其电参数
习题

第8章导行电磁波
81广义传输线理论
811横电模
812横磁模
813混合模
814TEM模
82矩形波导的传输模式
821TM传输模
822TE传输模
*823平面波的斜入射与矩形
波导中的导行波
824矩形波导中的模式
简并
83矩形波导的传输特性
831矩形波导的特性参数
832TE10模的传输特性
833TE10模的场结构
*834TE10模与斜入射
*835波导壁上的面电流
*836TE10模的损耗估算
*84圆形波导
841圆波导中的TM模
842圆波导中的TE模
843圆波导中电磁波的传输
特性
844圆波导中常用模式的
场结构
*85同轴波导
851同轴线上的主模
852同轴线上的高次模
习题

第9章均匀传输线理论
91传输线的等效电路和
电报方程
911传输线的等效电路
912传输线的电报方程
92传输线上的波
921传输线方程的解
922传输线的分类
923波的参量
93端接负载的无耗传输线
931端接负载的无耗传输线
上的电压波和电流波的
表示式
932输入阻抗、 反射系数和
驻波比
94无耗传输线的三种工作状态
941行波状态
942驻波状态
943行驻波状态
95特殊终端条件的传输线
96传输线电路
97传输线的功率传输和匹配
971传输功率与效率
972传输线损耗
973源和负载失配
98史密斯圆图
981阻抗圆图
982导纳的计算
99传输线的阻抗匹配
991用四分之一波长变换器
进行阻抗匹配
992单短截线匹配
910传输线的瞬态分析
9101瞬时响应以及信号
反射图
9102脉冲传输
911路量和场量的比较
习题

附录
附录1必须牢记的若干公式
和定理
附录2矢量代数和矢量分析常用
公式
附录3勒让德方程与勒让德
多项式
附录4贝塞尔方程与贝塞尔函数
附录5狄拉克δ函数简介
附录6球坐标下的散度与旋度
附录7二维域有限元法计算公式的
证明
附录8任意形状的磁偶极子模型的
矢位
部分习题答案