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好的，这是一份关于一本名为《电磁场与波》的专业教材的详细简介，内容完全聚焦于该书的主题，不涉及您提到的《电路网络课程》中的任何知识点。 --- 《电磁场与波》：理论深度与工程应用的完美融合 图书概述 《电磁场与波》是一部面向高年级本科生、研究生以及从事电磁学相关领域研究与工程开发的专业人员的权威性教材。本书旨在系统、深入地阐述经典电磁理论的基石——麦克斯韦方程组，并以此为核心，构建起从静态场到动态场，再到辐射与传播的完整知识体系。 本书的独特之处在于其严谨的数学推导与丰富的前沿工程应用相结合的编排方式。我们坚信，对电磁现象的深刻理解源于对基本物理定律的精确把握，而这些定律的实际价值则体现在解决复杂工程问题中的能力。因此，全书在保持高度理论完备性的同时，融入了大量现代通信、微波技术、遥感和电磁兼容（EMC）等领域的实例分析。 内容结构与核心章节详解 全书共分为八个主要部分，脉络清晰，层层递进： 第一部分：静电场基础（The Foundations of Electrostatics） 本部分是构建电磁理论大厦的第一块基石。我们从库仑定律和电荷守恒原理出发，详细阐述了电场强度、电通量密度和电势的概念。重点章节包括： 1. 微分形式的库仑定律： 深入分析了电场的矢量特性和叠加原理。 2. 高斯定律及其应用： 侧重于利用高斯定律简化具有高度对称性的电场求解，并引入了“通量”这一核心概念。 3. 电势与静电场： 详细讨论了保守场特性、电势梯度与电场强度的关系，并引入了线积分在电势计算中的作用。 4. 边界条件与导体特性： 探讨了在理想导体表面和介质分界面上电场、电势的突变关系，这是后续所有边界值问题求解的基础。 第二部分：静磁场与物质的磁特性（Magnetostatics and Magnetic Properties of Matter） 本部分聚焦于稳恒电流产生的磁效应。从毕奥-萨伐尔定律出发，构建起静磁场的理论框架。 1. 毕奥-萨伐尔定律与安培环路定律： 对比分析了两种定律在求解磁感应强度时的适用范围和计算技巧。 2. 磁矢量位 (A)： 引入矢量位作为求解磁场的间接方法，特别是处理复杂电流分布时的优势。 3. 物质中的磁场： 详述了磁化强度 ($mathbf{M}$)、磁场强度 ($mathbf{H}$)，以及顺磁、抗磁和铁磁材料的本构关系。 4. 磁储能与界面条件： 分析了静磁场中的能量密度，并推导了磁场在磁性介质分界面上的边界条件。 第三部分：麦克斯韦方程组的建立与时变场（Maxwell’s Equations and Time-Varying Fields） 这是全书的核心和转折点。本部分将静态理论提升至动态领域，引入了法拉第电磁感应定律和麦克斯韦的位移电流概念。 1. 法拉第电磁感应定律： 从感应电动势的角度阐述了变化的磁场如何产生电场。 2. 麦克斯韦方程组的完整形式： 统一展示了微分形式和积分形式的四大基本方程，并强调了位移电流在解释电磁波存在上的关键作用。 3. 惠更斯原理与场源： 探讨了场源（电流密度 $mathbf{J}$ 和电荷密度 $
ho$）如何生成动态场。 第四部分：平面电磁波的传播（Plane Electromagnetic Waves） 本部分是电磁学与通信工程的交汇点。理论聚焦于无源、无损均匀介质中的自由空间传播。 1. 导引方程 (Wave Equation)： 基于麦克斯韦方程推导并求解瞬变场的波动方程。 2. 自由空间中的平面波： 详细分析了横电磁波（TEM）的特性，包括传播常数、相速、群速、波阻抗等关键参数。 3. 坡印廷矢量与能量流： 引入坡印廷矢量 ($mathbf{S}$)，用于精确描述电磁场的能量密度和能量传输方向。 4. 介质中的传播： 扩展到有损耗介质（如导体和低损耗电介质）中的传播特性，分析了趋肤深度和传播衰减。 第五部分：波的反射、折射与导引（Reflection, Refraction, and Waveguides） 本部分将平面波理论应用于工程实践中常见的界面问题和引导结构。 1. 平面波在导体和介质界面上的反射与透射： 深入分析了垂直极化（TM）和平行极化（TE）波在理想导体和不同电介质界面上的斯涅尔定律和菲涅耳公式。 2. 波导理论基础： 以矩形波导为例，推导了TE模和TM模的截止频率、导波波长和色散特性。 3. 传输线理论的电磁场视角： 将传输线上的电压、电流与TEM波的场分量联系起来，理解无损耗传输线上的电压和电流的本质是电磁场在特定结构（导线间隙）中的约束传播。 第六部分：辐射与天线基础（Radiation and Antenna Fundamentals） 本部分将动态场理论应用于能量辐射问题的分析。 1. 矢量位与辐射场： 从矢量位出发，推导远场区域（辐射区）的电场和磁场表达式。 2. 小振子（短偶极子）： 详细分析了赫兹偶极子的方向图、输入阻抗和总辐射功率。 3. 天线参数： 引入了天线的有效面积、最大方向性增益和效率等关键性能指标。 第七部分：边界值问题的高级求解技术（Advanced Boundary Value Problems） 这部分聚焦于非均匀结构和复杂几何体的场分析方法。 1. 分离变量法与拉普拉斯/泊松方程： 在直角坐标、柱坐标和球坐标系下求解静电场和静磁场的边界值问题。 2. 格林函数法： 介绍利用格林函数解决非齐次麦克斯韦方程的通用方法。 第八部分：散射与电磁兼容性（Scattering and EMC） 本部分关注电磁波与物体相互作用的现象，以及如何控制这些作用。 1. 散射截面： 引入后向散射截面（RCS）的概念，分析物体对入射波的反射能力。 2. 电磁兼容性（EMC）基础： 讨论电磁干扰（EMI）的产生机理、传播路径，并从场理论角度分析屏蔽、接地和滤波的基本原理。 本书特色 数学工具的系统化： 提供了矢量分析、坐标变换、偏微分方程解法等必要数学工具的复习与应用指导。 工程深度： 每一章的理论推导后，均配有至少一个详细的工程应用案例（如微波腔体谐振、传输线匹配、雷达散射分析）。 概念的连贯性： 强调电磁场、电磁势、电磁波这三者在麦克斯韦方程组框架下的内在逻辑联系，避免知识点的碎片化。 《电磁场与波》不仅是一门课程的教学载体，更是理解现代信息、能源和空间技术背后物理规律的钥匙。掌握本书内容，即意味着具备了处理复杂电磁环境和设计高性能电磁系统的坚实理论基础。
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