基本信息
- 原书名:Electromagnetic Field Theory Fundamentals,Second edition
- 原出版社: Cambridge University Press

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本书主要讲解电磁场理论,对电磁场采用由表及里、由浅入深的独特论述,融入先进的数值解法,并提供实际应用。主要内容包括静态场、传播、传输和电磁场在媒质中各种约束条件下的辐射等。本书的第1版中译本于2000年出版,自问世以来,得到广大师生的好评。第2版在原有基础上增添了有限长的无损耗传输线等内容,并对散布于书中的练习题进行了整合。本书英文版在国外高等院校普遍采纳为教材。
内容简介
本书是美国大学本科生电磁场理论课程的教科书。全书共分12章,主要内容有:概论、矢量分析、静电场、恒定电流、静磁场、静态场的应用、时变电磁场、平面波的传播、传输线、波导与谐振腔、天线和电磁场的计算机辅助分析等。第2版增加了有限长的无损耗传输线,并对练习题进行了整合。书中包含大量插图和例题,各章后附有练习题和习题,有助于学生对所学知识加深理解。
本书可作我国高等院校电力、电信和相关专业本科生、研究生的教材,也可供有关学科的教师科研工作者及工程技术人员参考。
作译者
Huseyin R.Hiziroglu是美国凯特灵大学电气与计算机工程系教授,自1982年起成为系领导成员。他曾多次接受“联合国发展计划署”(Urated Nations Development Program)授予的奖励,并在IEEE学术会议和学报上发表过多篇论文他还曾与Bhag S Guru教授合作编写了《电机与变压器》(1988,1995.2001)。Hiziroglu博士是IEEE学会的高级会员。
周克定,湖南湘阴县人.1921年6月生。中国首批国家学位委员会评选的博士生导师,湖北工业大学教授,著名工程电磁场专家.长期从事电工数学、电机学和电磁场理论的教学与科研工作。
目录
第1版译者的话
序言
第1章 电磁场理论概述
1.1 引言
1.2 场的概念
1.3 矢量分析
1.4 微分和积分表示法
1.5 静态场
1.6 时变场
1.7 时变场的应用
1.8 数值解
1.9 进一步研究
第2章 矢量分析
2.1 引言
2.2 标量和矢量
2.2.1 标量
2.2.2 矢量
2.3 矢量运算
2.3.1 矢量加法
译者序
周克定
2005年8月15日于武汉
序言
编写本书的意图是给希望对电磁场有基本了解的大学本科生作为连续两学期的基础教材。只要略去某些专题之后,也可用于一学期课程,既不影响主要内容学习的连贯性,也不妨碍学生对后续课程学习的准备。本书还可供学生学习高等电磁场课程作参考。
本书的第1版于1998年问世,被学生和教师们满意地接受。我们从学生那里收到许多评论意见,认为本书胜过另一些书的地方是写得简明,应用了日常通俗的语言,所以每个人读后,即使是电磁场最深奥的概念,也能够容易理解。我们把这样的好评归因于这个事实,即根据课堂教学的直接经验写出本书。第2版的修改也会同样按照经过时间考验的成熟方法。
透彻懂得矢量分析对以逻辑方法正确领悟电磁场理论是十分必要的。不夸张地说,可以认为矢量分析是电磁场理论数学表述的支柱。因此,全面掌握矢量分析对理解电磁场起决定性作用。为了保证每位读者开始就对矢量基本上有相同水平的知识,我们专用整个第2章,致力于矢量分析的研究。用大量篇幅着重讲解不同正交坐标系之间的变换和各种定理。
在电磁场理论的推导分析与应用中,希望学生回想他(她)记忆中的种种数学关系。为了帮助那些忘记某些常用数学公式的学生,我们在附录C中提供了相当多关于三角恒等式、级数和积分学等的资料。
快速浏览一下目录,不难看出,本书基本上分为两部分。第一部分,可以包含连续两学期课程的第一学期教学内容,引导学生学习静态场,比如静电场(第3章)、静磁场(第5章)和恒定电流产生的场(第4章)。因为大多数静态场的应用包括电场和磁场,我们决定把这类应用问题集中写在一章(第6章)。我们还认为学生一旦掌握了静态场的基础,他们只需要极少量的指导,就能学会这些应用。如果时间允许,则可将麦克斯韦方程在时域和频域(相量)两种情况的推导都包含在课程的第一部分中。这些材料呈现在第7章,那里重点放在时变电场与磁场的相互依存性以及平均功率密度的概念。同时在这一章还包括时变场在电机和变压器领域的一些应用。
本书的剩余部分,提供连续两学期课程第二学期用的主题材料,它涉及传播、传输和电磁场在媒质中各种约束条件下的辐射。将一章跟着一章加以论述。
波动方程的推导和其提供与波传播相关的解在第8章中讨论。这一章还阐明了波在垂直入射和斜入射时的反射与透射。波可能有垂直极化和平行极化。波入射的分界面两边可能是两种导体、两种电介质、一种导体与一种电介质,或者一种电介质与一种完全导体。
能量沿传输线的传输包含在第9章。假设以分布参数等效电路代替传输线,我们用场理论证明这种模型的应用是合理的。于是推导出用沿传输线长度的电压和电流表达的波动方程,并求出它们的解。为了使传输线上的反射极小,阐明了用短截线实现阻抗匹配。用格子图(Lattice diagrams)描述传输线的瞬变过程。虽然阻抗圆图(史密斯圆图)能提供沿传输线发生什么情况的可视图像,但我们仍然认为它基本上是一个传输线计算器。现在已经能够用袖珍计算器和计算机来获得传输线上的准确信息。由于这个原因,我们仅在附录A中讨论了阻抗圆图及其应用。
在具有矩形横截面的波导内导波的传播放在第10章,强调了横电(TE)和横磁(TM)两种模式波存在的条件。分析了矩形波导中在不同条件下的功率流。在这一章还论述了在腔体内电磁场能够存在的必要条件和腔体作为频率计的应用。
电磁波的辐射是第11章的主题。导出了用位函数表示的波动方程,并求出它们对各种类型天线的解。说明了近区场和辐射场的概念。这一章还讨论了发射天线的方向增益和方向性、接收天线和弗利斯(Friis)方程,以及雷达的运行和多普勒效应。
第12章涉及电磁场的计算机辅助分析。讨论在这一章的几种常用方法是有限差分法、有限单元法和矩量法。基于这些方法的计算机程序包含在附录B中。
我们的目标是写一本详细的面向学生的书。第1版的成功说明我们已经完成了我们的任务。第1版已经被翻译成两种外国语言:中文和朝鲜文。我们希望第2版也将被学生和教师接受,如同对第1版一样的热情与热心。我们的目的始终是想提供一套教材做到学生只需要教师极少的帮助就能够理解它。为此,我们在每一章精心安排了大量详尽计算过的例题。这些例题基于课文清晰的论述,不但加深对某一概念或某一物理定律的理解,而且在理论和它的应用之间,能填补已经觉察或尚未觉察的鸿沟。我们还认为例题对于所研究课题的即时巩固与进一步理顺清楚是必要的。接近每一章的末尾,我们在练习题的标题下,编人了一些简易问题,它们的答案取决于在每一节所述概念的直接应用。我们相信这些练习题将有助于增强学生学习的动力和培养信心,并且加深对每一章所包含内容的领会。此外,每一章最后有许多习题,这是计划对学生提出范围广泛的挑战性任务。这些练习题和习题是教科书的重要部分,并且是构成电磁场整体学习的必要因素。我们建议学生应该用基本定律和直觉推理去得到这些练习题和习题的解答。这种解题技巧的实践不但能使学生逐渐建立信心,而且有助于培养克服现实生活中更困难问题的能力。每一章正文后,编写了摘要和一组复习题。某些重要公式也包含在摘要中以便于参考。复习题保证学生掌握每章的基本内容。再次说明,我们努力争取尽可能把本书写得与学生友好,并且欢迎在这方面提出任何意见。
我们的经验表明,学生倾向于把理论推演看成是抽象观念,着重于某些方程,把它们看作是“公式”。很快学生就会从挫折中发现,这些所谓的公式不仅对于不同媒质而且对于不同坐标系都是各不相同的。仅仅计算一个场量,就需要一组方程,这可能使他们感到畏惧并对这些材料失去兴趣。于是这就成为获得电气工程学位必须通过的另一门“困难”课程。我们相信教师有责任
·说明每一项推导的目的;
·证明这些假设对手边这个推导是绝对必要的;
·强调它的局限性;
·突出媒质特性的作用;
·举例说明几何形状对方程的影响;
·指出它的某些应用。