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工程电磁学与电磁波 第2版PDF电子书下载

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• 作 者：（美）于姆兰·伊南等着
• 出 版 社：
• 出版年份：2019
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第1章 概述1

1.1 集总参数电路与分布参数电路5

1.1.1 上升时间与行进时间7

1.1.2 周期与行进时间8

1.1.3 元件尺寸与波长10

1.2 电磁元件12

1.3 麦克斯韦方程组和电磁波13

1.4 小结15

习题16

第2章 传输线的瞬态响应20

2.1 传输线性能和电路模型的启发式讨论21

2.1.1 传输线性能的启发式讨论22

2.1.2 传输线的电路模型23

2.2 传输线方程组和波动求解25

2.2.1 传输线方程组26

2.2.2 有耗传输线的行进波求解27

2.3 在不连续处的反射32

2.3.1 反弹图34

2.3.2 反射过程36

2.3.3 开路和短路传输线38

2.4 带阻性终端的传输线瞬态响应43

2.4.1 带阻性阻抗的单根传输线43

2.4.2 传输线之间的连接点50

2.5 电抗性负荷传输线的暂态响应54

2.6 时域反射仪63

2.7 传输线参数67

2.8 小结70

习题71

第3章 传输线上的稳态波89

3.1 采用相量的波求解法90

3.2 带短路或开路终端的传输线上的电压和电流93

3.2.1 短路传输线95

3.2.2 开路传输线99

3.2.3 作为电抗性电路元件的开路和短路传输线101

3.3 端接任意阻抗的传输线103

3.3.1 电压和电流驻波图形105

3.3.2 传输线阻抗111

3.3.3 V+的计算120

3.4 传输线上的功率流122

3.5 阻抗匹配130

3.5.1 利用集总电抗性元件的匹配法130

3.5.2 利用串联或并联短截线的匹配法134

3.5.3 四分之一波转换匹配138

3.6 史密斯圆图144

3.6.1 复阻抗映射至复Г145

3.6.2 利用史密斯圆图的例子149

3.6.3 来自史密斯圆图的电压和电流幅度153

3.7 有耗线的正弦稳态特性155

3.7.1 无限长或已匹配的传输线156

3.7.2 有耗负载传输线161

3.8 小结168

习题171

第4章 静态电场186

4.1 电荷188

4.1.1 法拉第金箔验电器190

4.1.2 电荷及原子结构191

4.2 库仑定律192

4.2.1 库仑及其实验196

4.2.2 库仑定律的准确性和有效性198

4.3 电场200

4.3.1 多电荷下的电场202

4.3.2 电荷连续分布时的电场204

4.3.3 这就是静电学的全部吗208

4.3.4 电场的可视化：电场线209

4.4 电势212

4.4.1 移动一检验电荷所要做的功：静电势212

4.4.2 静电势和电场217

4.4.3 多个点电荷产生的静电势222

4.4.4 电荷连续分布时的静电势224

4.5 电通量和高斯定理227

4.5.1 电位移和电通密度D228

4.5.2 高斯定理231

4.5.3 高斯定理的应用233

4.6 散度：高斯定理的微分形式238

4.7 金属导体245

4.7.1 宏观与微观领域246

4.7.2 金属导体表面电场248

4.7.3 导体感应电荷250

4.7.4 静电屏蔽和平方反比定律的检验254

4.7.5 金属导体力256

4.8 泊松方程和拉普拉斯方程258

4.9 电容263

4.10 介电材料270

4.10.1 极化率270

4.10.2 介电常数概念275

4.10.3 介质击穿280

4.11 静电边界条件285

4.12 静电能290

4.12.1 电荷和电势角度下的静电能291

4.12.2 电场角度下的静电能293

4.13 静电力299

4.13.1 导电导体上的静电力299

4.13.2 电介质存在下的静电力301

4.14 微机电系统（MEMS）304

4.14.1 平行板静电致动器306

4.14.2 间隔恒定的静电微执行器311

4.15 总结313

习题317

第5章 恒定电流325

5.1 电流密度和传导的微观视角325

5.2 电流、欧姆定律和电阻331

5.3 电动势和基尔霍夫电压定律338

5.4 连续性方程和基尔霍夫电流定律341

5.5 自由电荷的再分配343

5.6 恒定电流流动的边界条件345

5.6.1 在导体-电介质界面的电流和电场345

5.6.2 两个导体之间界面处电流的弯曲347

5.7 J和D的对偶性：电阻-电容类比349

5.8 焦耳定律354

5.9 面电流和线电流355

5.9.1 面电流356

5.9.2 线电流357

5.10 总结357

习题359

第6章 静态磁场366

6.1 安培力定律368

6.2 毕奥-萨伐尔定律及其应用374

6.2.1 螺线管内的磁场383

6.2.2 B场和E场的二相性385

6.3 安培环路定律386

6.4 磁场旋度：安培定律的微分形式393

6.4.1 直角坐标系中的旋度394

6.4.2 其他坐标系下的旋度397

6.4.3 斯基林的桨轮400

6.4.4 斯托克斯定理402

6.5 磁矢势405

6.6 磁偶极子412

6.7 磁场B的散度、磁通量及电感417

6.7.1 磁场B的散度和磁通量417

6.7.2 电感419

6.7.3 一些实际用的线圈的电感425

6.7.4 磁场中的能量429

6.8 材料介质中的磁场431

6.8.1 抗磁性和顺磁性的微观基础433

6.8.2 磁场强度和磁导率概念435

6.8.3 铁磁材料441

6.8.4 超导体中的迈斯纳效应442

6.9 静磁场的边界条件443

6.10 磁力和力矩447

6.10.1 运动电荷上的磁力和霍尔效应447

6.10.2 载流导体上的磁力450

6.10.3 载流环上的扭矩452

6.11 总结454

习题457

第7章 时变场和麦克斯韦方程466

7.1 法拉第定律468

7.2 动生电动势478

7.2.1 恒定磁场中的运动479

7.2.2 在时变磁场中的移动导体481

7.2.3 法拉第定律的微分形式485

7.2.4 矢量位势A形式的法拉第定律486

7.3 磁场中的能量487

7.3.1 载流回路的自能488

7.3.2 载流回路系统的磁能489

7.3.3 场形式的磁能493

7.3.4 以存储磁能形式的电磁力和扭矩496

7.4 位移电流与麦克斯韦方程498

7.4.1 位移电流和安培定律的一般形式499

7.4.2 麦克斯韦方程组503

7.4.3 横向电磁（TEM）波505

7.4.4 时谐麦克斯韦方程507

7.5 复习麦克斯韦方程509

7.6 小结512

习题514

第8章 无界介质中的波523

8.1 在一个简单的无源、无耗介质中传播的平面波524

8.2 在无耗介质中的时谐均匀平面波531

8.3 有耗介质中的平面波541

8.3.1 均匀平面波在有耗电介质中的传播547

8.3.2 良导体内的均匀平面波传播555

8.4 电磁能量流和坡印廷矢量559

8.4.1 电磁能量流动和坡印廷定理560

8.4.2 在无耗介质中由均匀平面波携带的电磁功率566

8.4.3 瞬时和平均功率以及复数形式的坡印廷定理570

8.4.4 辐射压力和电磁动量573

8.5 电磁波极化576

8.5.1 线性极化577

8.5.2 圆极化578

8.5.3 椭圆极化581

8.5.4 椭圆极化波的坡印廷矢量586

8.5.5 实际中的极化587

8.6 任意定向的均匀平面波588

8.6.1 沿任意方向的均匀平面波588

8.6.2 非均匀平面波592

8.7 非平面电磁波593

8.8 总结593

习题596

第9章 波在平面界面的反射、透射和折射608

9.1 在理想导体上的垂直入射609

9.2 在无耗电介质上的垂直入射618

9.2.1 反射和透射系数618

9.2.2 传播波和驻波621

9.2.3 电磁功率流623

9.3 多介质界面625

9.3.1 边界条件的应用625

9.3.2 阻抗转换器和传输线类比629

9.4 在有耗介质上的垂直入射636

9.4.1 来自非理想导电平面的反射636

9.4.2 多个有耗界面的反射643

9.5 在理想导体上的倾斜入射648

9.5.1 垂直极化649

9.5.2 平行极化654

9.6 在电介质边界处的斜入射658

9.6.1 垂直极化662

9.6.2 平行极化666

9.6.3 布儒斯特角668

9.6.4 菲涅尔公式672

9.7 全内反射674

9.7.1 反射系数675

9.7.2 介质2中的电磁场：折射波679

9.8 有耗介质上的斜入射685

9.8.1 介质2中的折射电磁场687

9.8.2 来自有耗介质的斜入射反射692

9.9 总结693

习题696

第10章 平行板波导和介质平板波导714

10.1 平行金属板之间的波717

10.1.1 TE和TM波的场解720

10.1.2 截止频率、相速和波长723

10.1.3 作为TEM波叠加的TE和TM模728

10.1.4 平行板波导中的衰减733

10.1.5 平行板波导中的电压、电流和电阻738

10.1.6 电场和磁场分布741

10.2 介质波导743

10.2.1 介质平板波导：模式理论744

10.2.2 电介质覆盖的地面753

10.2.3 介质平板波导：射线理论757

10.3 波速度和波导色散761

10.3.1 群速度763

10.3.2 （-β-ω）色散图767

10.3.3 作为能量速度的群速度769

10.4 总结771

习题774

第11章 场与物质的相互作用及超材料781

11.1 波在电离气体（等离子体）中的传播783

11.1.1 等离子振荡和电子等离子体频率785

11.1.2 在等离子体中的电磁波787

11.2 电介质和导体的频率特性793

11.2.1 介电材料的频率响应794

11.2.2 金属的频率响应798

11.3 超材料799

11.3.1 左手材料802

11.3.2 损耗介质803

11.3.3 材料色散805

11.3.4 平面分界面807

11.4 总结815

习题816

附录A 矢量分析818

A.1 矢量分量、单位矢量和矢量加法819

A.2 矢量乘法821

A.2.1 点积821

A.2.2 叉积821

A.2.3 三重积822

A.3 柱坐标系和球坐标系823

A.3.1 柱坐标系823

A.3.2 球坐标系826

A.4 矢量恒等式830

附录B 唯一性定理833

附录C 安培环路定律由毕奥-萨伐尔定律的推导836

基本参量的符号和单位839

参考书目843

基本的物理常数844

十的量纲845

梯度、散度和旋度846

奇数习题的部分答案847

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