本教材针对地方高校培养具有鲜明特色的技术技能型人才的目标,融入CDIO 工程教育理念,并针对相关知识点,设置丰富、形象的CDIO 项目实例,力图激发学生学习兴趣的同时,提升学生工程实践能力、创新能力、团队沟通能力和合作能力,以及分析解决实际电磁工程问题的能力。

本教材注重基本概念和经典理论的介绍,压缩或删减了传统教材中比较烦琐的数学推证过程;为让学生对电磁理论融会贯通的同时,深刻领会电磁元件(如天线、滤波器等)的设计过程,编者不仅设置了典型的电磁仿真实验,而且还加入了一些工程设计与应用案例,这是本教材最重要的特色。

为响应教育部全面推进高等学校课程思政建设工作的要求,本教材融入思政目标元素,逐步培养学生正确的思政意识,树立肩负建设国家的重任,从而实现全员、全过程、全方位育人。学生树立爱国主义情感,能够积极学习电磁场与电磁波知识,立志成为社会主义事业建设者和接班人。

　

第1章 概 论……………………………………………………………………………… 1
1.1 电磁技术的发展历史与应用现状………………………………………………… 1
1.2 工程数学基础———矢量分析……………………………………………………… 3
1.3 电磁工程设计与仿真常用软件…………………………………………………… 13
习题1 …………………………………………………………………………………… 15
第2章 静电场…………………………………………………………………………… 17
2.1 电荷与电荷密度…………………………………………………………………… 17
2.2 库仑定律与电场强度……………………………………………………………… 19
2.3 真空中的静电场基本方程………………………………………………………… 22
2.4 介质中的静电场基本方程………………………………………………………… 25
2.5 电 位……………………………………………………………………………… 31
2.6 静电场的边值问题及唯一性定理………………………………………………… 36
2.7 分离变量法………………………………………………………………………… 41
2.8 镜像法……………………………………………………………………………… 46
2.9 静电场的能量……………………………………………………………………… 48
习题2 …………………………………………………………………………………… 49
第3章 恒定磁场………………………………………………………………………… 52
3.1 电流与电流密度…………………………………………………………………… 52
3.2 磁感应强度与安培力定律………………………………………………………… 55
3.3 真空中的恒定磁场基本方程……………………………………………………… 59
3.4 介质中的恒定磁场基本方程……………………………………………………… 62
3.5 矢量磁位…………………………………………………………………………… 67
3.6 恒定磁场的边值关系……………………………………………………………… 72
3.7 标量磁位…………………………………………………………………………… 74
3.8 恒定磁场的能量…………………………………………………………………… 77
习题3 …………………………………………………………………………………… 78
第4章 时变电磁场……………………………………………………………………… 81
4.1 电磁感应定律……………………………………………………………………… 81
4.2 位移电流…………………………………………………………………………… 84
4.3 时变电磁场的基本方程…………………………………………………………… 86
4.4 时变电磁场的位函数……………………………………………………………… 89

4.5 电磁能量守恒定律………………………………………………………………… 91

4 .6 时谐电磁场………………………………………………………………………… 94
习题4 …………………………………………………………………………………… 97
第5章 平面电磁波……………………………………………………………………… 100
5.1 理想介质中的平面电磁波……………………………………………………… 101
5.2 导电媒质中的平面电磁波……………………………………………………… 105
5.3 平面电磁波垂直入射…………………………………………………………… 109
5.4 平面电磁波斜向入射…………………………………………………………… 115
5.5 电磁波的极化与群速…………………………………………………………… 119
习题5…………………………………………………………………………………… 123
第6章 导行电磁波……………………………………………………………………… 127
6.1 导行波电磁场及传播…………………………………………………………… 127
6.2 矩形波导………………………………………………………………………… 130
6.3 圆形波导………………………………………………………………………… 135
6.4 同轴波导………………………………………………………………………… 141
6.5 谐振腔与传输线………………………………………………………………… 144
习题6…………………………………………………………………………………… 155
第7章 电磁波的辐射与接收…………………………………………………………… 158
7.1 基本振子的辐射………………………………………………………………… 158
7.2 接收天线基本理论……………………………………………………………… 164
7.3 天线的基本概念及电参数……………………………………………………… 167
7.4 对称振子天线…………………………………………………………………… 178
7.5 阵列天线………………………………………………………………………… 190
7.6 移动通信天线简介……………………………………………………………… 196
习题7…………………………………………………………………………………… 205
第8章 电磁场与电磁波工程设计与应用案例………………………………………… 206
8.1 矩形波导内的场与波仿真……………………………………………………… 206
8.2 手机双频PIFA天线设计……………………………………………………… 214
8.3 耦合线带通滤波器设计………………………………………………………… 226
习题8…………………………………………………………………………………… 237
参考文献…………………………………………………………………………………… 238