普通高等教育“十一五”规划教材工程电磁场基础与应用（第二版）_杨尔滨,杨欢红,刘蓉晖_9787508392059

本书为普通高等教育“十一五”规划教材。全书共分七章，主要内容包括静电场、恒定电场、恒定磁场、时变电磁场、平面电磁波、均匀传输线和应用MATLAB对电磁场的仿真。本书着重阐明工程电磁场所涉及到的基本理论和基本概念，通过较多的例子，尽可能将枯燥复杂的理论，阐述得通俗易懂，便于自学。同时还尝试着将MATLAB软件用于对电磁场理论的分析和仿真，使读者能从复杂的数学表达式中看出其所表达的物理图像，使抽象的电磁场理论显现出生动直观的一面。本书在各章后面都有小结和一定量的难易程度适当的习题，并附有参考答案。

贯彻落实教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》和《教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的若干意见》的精神，加强教材建设，确保教材质量，中国电力教育协会组织制订了普通高等教育 “十一五”教材规划。该规划强调适应不同层次、不同类型院校，满足学科发展和人才培养的需求，坚持专业基础课教材与教学急需的专业教材并重、新编与编订相结合。本书为修订教材。《工程电磁场基础与应用》第一版于２００５年８月出版至今已近４年，被多所高校的电气工程及其自动化及其他电类专业作为教材用于电磁场课程的教学中。编者在教学过程中也收到了许多高校教师的反馈信息，提出了许多宝贵的建议和修改意见，在此表示深深的谢意。随着高等教育改革的不断深入，各所高校更加重视对复合型、应用型人才的培养，因此对教材内容就有了更高的要求。为此编者深感有必要对第一版的各个章节进行补充、删减和修订，以满足当前乃至今后一段时间内的教学和实践需要。本书第二版的主要目标是适应电气工程及其自动化及相关电子与通信类专业人才培养方案和教学内容体系的改革要求，并紧跟我国高等教育迅速发展的形势。为此，在第二版中对传统内容进行了认真筛选，在保证必需的常用基础知识的原则下，加强了仿真实践类内容。同时对各章节中一些论述不够准确的地方进行了修改、补充和完善。在第二版中主要做了以下几个方面的修订和补充：（１）根据不同学时的要求，在第一章中补充了静电场边值问题一节，目的是使学生对电磁场数值分析能有初步的了解。如果是少学时的电磁场教学，这一节可作为选学内容。（２）在第二章中增加了接地装置在工程中的应用分析，并力求在基本概念和基本原理的基础上将问题交代清楚，目的是加强学生在教师指导下的自学能力的培养。（３）第三章也相应增加一节应用分离变量法分析恒定磁场，并简要介绍了工程上的电磁屏蔽的概念，主要也是为加强学生应用计算机进行电磁场仿真练习的能力。（４）对个别图形和符号按照国家标准进行了相应的修改。每章在保留原有习题的基础上又补充了若干习题，并对习题解答进行了详细的校对。这样更有利于学生的学习。（５）高等教育承担着培养具有创新精神和实践能力的高素质人才的任务，而实践教学环节更具有非常重要的意义，因此在第七章又着力补充了一些接近于工程实例的仿真分析及仿真习题练习。通过对电磁场的仿真可以比较直观地观察到电磁场分布规律以加深对电磁场理论的原理和概念的理解，使枯燥的数学理论更为生动，以激发出学生的学习热情。书中打*号的章节均属参考内容，可根据实际需要进行取舍。参加本书修订工作的教师有杨尔滨、杨欢红、刘蓉晖。陆文雄老师因已退休主动要求不参与第二版的修订工作，但在全书修订完成之后，仍对书稿进行了详细的审阅并提出了有益的建议。在此对陆文雄老师表示诚挚的感谢。李晓华、魏书荣、山霞等老师也对本书的习题校对和文稿校对做了大量工作，在此一并表示感谢。本书第二版由上海交通大学周希朗教授进行了认真、仔细的校审，并提出了非常有益的、关键性的修改意见，在此谨致以衷心的感谢。本书在某些方面所做的修改和尝试，以及书中不足和存在问题之处，请各位读者不吝予以批评指正。意见请寄上海电力学院电力系电路电机教研室。编　者２００９年５月第一版前言电磁场理论是电气工程类专业技术的理论基础，是电气工程及其自动化专业本科学生必须具备的知识结构。本教材是根据国家教委公布的高等工业学校《电磁场课程教学基本要求》及结合近年来不断进行的教学改革的具体情况，为电气工程类本科学生所编写的一本专业技术基础课程教材。旨在大学物理电磁学的基础上进一步阐述宏观电磁现象的基本规律，介绍其在工程应用方面的基本知识，以培养学生应用场的观点和方法对电工领域中的电磁现象、电磁过程进行定性分析和判断的能力以及进行定量分析的基本技能，为学生今后解决工程实际问题打下良好的基础。此外，本课程的理论性和逻辑推理特点，对培养学生正确的思维方法和严谨的科学态度也大有帮助。本书的特点主要有：（１）在内容体系上采用从静态场到时变场，从特殊到一般的顺序；重点加强了对基本概念的阐述，并力求理论与实际相结合，所举例题与专业实际相联系；既能与先修课程保持恰当的衔接，也能为后续专业课程所应用到的电磁场理论进行合理的安排。（２）尽量简化对某些定理和公式的证明推导，对一些较为抽象问题的论述通过例题和透彻的分析，以消除学生对电磁场理论课存在的数学繁难、概念抽象、自学不易的感觉。（３）采用ＭＡＴＬＡＢ强大的仿真功能，对电磁场进行仿真，可以清楚地看到电磁场的三维空间分布的模拟分布曲线图，使得学生在学习较为抽象的电磁场理论时有了形象思维的帮助，以增强学懂弄通电磁场理论的信心。本书是按５０～７０学时的教学安排所编写的，也可以根据具体教学要求进行增删。参加本书编写的有上海电力学院杨尔滨、杨欢红、刘蓉晖和陆文雄，其中杨尔滨编写第四、五、七章及附录一、二并任本书主编；陆文雄编写第一章，并校审各章习题及解答；杨欢红编写第三章及附录三、四；刘蓉晖编写第二、六章。全书由上海交通大学徐国治教授仔细校审，并提出许多宝贵的修改意见，在此谨致谢意。限于作者的水平，本书中一定存在不少不妥和错误之处，恳请各位读者不吝指正。编者２００５年３月

前言第一版前言第一章　静电场１第一节　真空中的静电场１第二节　电介质中的静电场１１第三节　静电场的基本方程、分界面上的边界条件１９第四节　平面镜像法２７第五节　球面镜像法３１第六节　柱面镜像法———电轴法３５　　 第七节　静电场边值问题４１　　第八节　电容和部分电容５１第九节　静电场能量和电场力５９小结６８习题６９第二章　恒定电场７４第一节　导电媒质中的电流和电流密度７４第二节　恒定电场的基本方程、分界面上的边界条件７６第三节　恒定电场与静电场的比拟８５第四节　电导与部分电导８７第五节　接地电阻９２小结９７习题９８第三章　恒定磁场１０２第一节　真空中的恒定磁场１０２第二节　磁媒质中的恒定磁场１０７第三节　恒定磁场的基本方程、分界面上的边界条件１１２第四节　标量磁位１１４第五节　矢量磁位１１７第六节　镜像法１２３　　 第七节　分离变量法１２６　　第八节　电感１３０第九节　磁场能量和磁场力１３６小结１４１习题１４４第四章　时变电磁场１５０第一节　时变电磁场的认识和发展过程１５０第二节　法拉第电磁感应定律１５１第三节　麦克斯韦方程１５６第四节　时变电磁场的边界条件１６１第五节　复数形式的麦克斯韦方程１６２第六节　坡印亭定理及坡印亭矢量１６５第七节　动态位１７０第八节　波动方程１７３第九节　电磁场与电路的关系１７５小结１７８习题１８０第五章　平面电磁波１８２第一节　理想介质中的均匀平面波１８２第二节　导电媒质中的平面波１８６第三节　电磁波的极化１９２第四节　平面电磁波的垂直投射１９４第五节　相速和群速１９７第六节　集肤效应、邻近效应及电磁屏蔽与涡流１９８第七节　电磁波谱２０２小结２０３习题２０５第六章　均匀传输线２０７第一节　电路参数的分布特性与分布参数电路２０７第二节　均匀传输线及其方程２０８第三节　均匀传输线方程的正弦稳态解２１１第四节　均匀传输线的原参数和副参数２１７第五节　终端接特性阻抗的传输线２２０第六节　终端接任意阻抗的传输线２２１第七节　无损耗传输线２２３第八节　无损耗线方程的通解２２８第九节　无损耗线的波过程２３０小结２３３习题２３６第七章　应用犕犃犜犔犃犅对电磁场的仿真２３８第一节　ＭＡＴＬＡＢ简介２３８第二节　应用ＭＡＴＬＡＢ的ｍ语言对电磁场的仿真２３９第三节　应用ＭＡＴＬＡＢ偏微分方程工具箱对电磁场的仿真２５７小结２７２习题２７２附录２７４附录一　矢量分析与场论概念２７４附录二　立体角的概念２８３附录三　电磁场常用物理量和单位２８５附录四　电磁场专业词汇中英文对照表２８７习题参考答案２９４参考文献３０３

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