本書根據(jù)電磁場與電磁波課程要求而編寫,簡明扼要地介紹了電磁場與電磁波理論的基礎(chǔ)知識,內(nèi)容包括矢量分析及場論、靜電場、恒定電流的電場、恒定磁場、靜電場邊值問題的解法、時變電磁場、平面電磁波、導(dǎo)行電磁波和規(guī)則金屬波導(dǎo)等。為了幫助讀者掌握和理解所學(xué)內(nèi)容,提高分析問題和解決問題的能力,書中每章末均附有習(xí)題,并在附錄中收錄了矢量分析與正交曲線坐標(biāo)系的基本公式和特殊函數(shù)等內(nèi)容。
本書可作為電子與通信類專業(yè)本科生的教材,也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。
在19世紀(jì)之前,電學(xué)和磁學(xué)是分別進行研究的,19世紀(jì)之后人們才發(fā)現(xiàn)電和磁之間的內(nèi)在聯(lián)系。1820年丹麥物理學(xué)家H.C.Oersted(17771851)第一次揭示了電流可以產(chǎn)生磁場。同年法國物理學(xué)家A.M.Ampere(17751836)對這一物理現(xiàn)象做出進一步研究,提出了著名的安培定律。1831年英國物理學(xué)家M.Faraday(17911867)首次報道了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,即通過移動磁體可在導(dǎo)線上感應(yīng)出電流。Oersted、Ampere和Faraday的工作為電磁學(xué)的建立提供了物理概念基礎(chǔ)。電磁學(xué)真正上升為一門理論則應(yīng)歸功于偉大的蘇格蘭物理學(xué)家J.C.Maxwell(18311879)。1864年Maxwell完整地給出了電磁場所滿足的方程組,即麥克斯韋方程,并預(yù)言了電磁波的存在。麥克斯韋方程是電磁場理論的根基,是研究一切電磁現(xiàn)象的出發(fā)點。1887年德國物理學(xué)家H.R.Hertz(18571894)用實驗證明了電磁波的存在,后經(jīng)意大利工程師M.G.Marconi(18741937)進一步的實驗研究,電磁波逐漸發(fā)展成一種應(yīng)用范圍最廣的信息載體,成為當(dāng)今無線電通信的基礎(chǔ)。
電磁場理論經(jīng)過100多年的發(fā)展已根深葉茂,以電磁理論為基礎(chǔ)、電磁信息的傳輸和轉(zhuǎn)換為核心的電磁場與電磁波技術(shù)在電子工業(yè)及國民經(jīng)濟領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。近代科學(xué)的發(fā)展表明,電磁場與電磁波基本理論又是一些交叉學(xué)科的生長點和新興邊緣學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ),信息革命和材料革命給人們提出了許多新的電磁問題,使這一古老的學(xué)科仍然生機勃勃,充滿活力,新的內(nèi)容層出不窮,可以發(fā)展的方向不可勝數(shù)。
電磁場與電磁波是電子與通信類專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,課程涵蓋的內(nèi)容是電子與通信類專業(yè)本科階段所應(yīng)具備的知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分。本書從電磁場與電磁波課程的教學(xué)要求出發(fā),參考了國內(nèi)使用較為廣泛的優(yōu)秀教材,在編者多年教學(xué)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上編寫而成。通過對本書的學(xué)習(xí),讀者可掌握電磁場與電磁波的基本概念、基本性質(zhì)、基本規(guī)律以及求解電磁場問題的基本方法;熟悉一些重要電磁場問題的數(shù)學(xué)模型(如波動方程、拉普拉斯方程等)的建立過程以及分析方法;培養(yǎng)從場的角度分析問題和解決問題的能力,為今后學(xué)習(xí)其他后續(xù)課程或從事電磁場理論與微波技術(shù)方面的研究和工程設(shè)計工作打下良好的基礎(chǔ)。全書共分為9章。每章前后分別有提要和小結(jié),指出學(xué)習(xí)要點,總結(jié)重點;每章中有典型例題講解及大量習(xí)題,幫助學(xué)生加深理解,鞏固所學(xué)知識,提高分析問題和解決問題的能力。本書可作為電子與通信類專業(yè)本科生的教材,也可作為有關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。本書的教學(xué)安排參考學(xué)時為40。本書由空軍工程大學(xué)信息與導(dǎo)航學(xué)院曹祥玉、高軍教授擔(dān)任主編,馬嘉俊博士、馮奎勝博士、李桐博士、劉濤博士參與了部分章節(jié)的編寫和修訂。在編寫過程中,編者得到了空軍工程大學(xué)信息與導(dǎo)航學(xué)院各級領(lǐng)導(dǎo)和許多同志的支持與幫助,在此表示衷心的感謝。對參考的相關(guān)教材作者致以誠摯的謝意。
感謝西安電子科技大學(xué)出版社為編者提供了難得的機會,并為本書的出版付出了大量辛勤的勞動。
由于編者水平有限,書中難免有不足之處,懇請讀者批評指正。
編者
2017年1月11日