电磁场与电磁波教学指导：习题解答与实验（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邹澎，马力，周晓萍 著

图书标签:

• 电磁场与电磁波
• 教学参考书
• 习题解答
• 实验指导
• 高等教育
• 理工科
• 物理学
• 电磁学
• 第二版
• 教材辅助

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302415794

版次：2

商品编码：11858307

包装：平装

丛书名： 电子信息学科基础课程系列教材

开本：16开

出版时间：2015-12-01

用纸：胶版纸

编辑推荐

　　

普通高等教育“十一五”国家级规划教材

教育部高等学校电工电子基础课程教学指导委员会推荐教材

电子信息学科基础课程系列教材

河南省精品课程配套教材

电磁场与电磁波是电子信息类专业的专业基础课，对于培养学生的科学方法、创造能力和实际工作能力都起着十分重要的作用。该课程的特点是理论性强、需要用的数学方法多。重视解题是一个重要的教学环节，通过解题能够帮助学生加深对基本规律、基本概念的理解，掌握基本的分析、计算方法和解题技巧，学会分析、解决实际问题。加强实验是另一个重要的教学环节，使学生切实感受电磁场和电磁波的存在，了解和掌握基本现象和基本规律。

（1）本书是《电磁场与电磁波（第2版）》（邹澎等编著）一书的配套辅助教材。

（2）在习题解答部分，每章均由三部分组成：①基本教学内容、主要公式及重要提示；②主要的习题类型及典型例题；③习题解答。

（3）在实验部分，包括7个实验：①电磁波的衍射与干涉；②电磁波参量的测量；③均匀无耗媒质参量的测量；④电磁波的反射与折射；⑤电磁波极化特性的研究；⑥测量角锥喇叭天线的方向图；⑦综合实验：静电场的模拟实验与数值分析。

（4）第二版补充了一些电磁场与电磁波理论应用的案例。介绍电磁场与电磁波理论在一些前沿学科及生产、生活、科学研究、军事领域中的应用。

　　

　　

内容简介

　　

本书《电磁场与电磁波（第2版）》的教学指导书。本书包括“习题解答”和“电磁场与电磁波实验”两部分。第一部分介绍了基本的教学内容，列出了课程的重点、难点及主要的习题类型和典型例题，解答了主教材中的习题。第二版补充了一些电磁场与电磁波理论应用的案例，使学生们了解电磁场与电磁波理论在一些前沿学科及生产、生活、科学研究、军事领域中的应用。第二部分介绍了7个电磁场与电磁波实验，便于结合理论课程进度开展实验教学。

本书可以作为“电磁场与电磁波”课程的教学指导书，也可作为报考相关专业硕士研究生的复习参考书。

　　

作者简介

邹澎，郑州大学信息工程学院教授，河南省电磁检测工程技术研究中心主任，河南省电工技术学会常务理事。主要从事电磁场与电磁波理论、电磁环境、电磁干扰与电磁兼容的研究。1992年被评为河南省首批高等学校优秀中青年骨干教师；2006年被评为郑州大学教学名师；主讲的“电磁场与电磁波”课程被评为河南省精品课程。已出版三本专著：《环境电磁场测量》（中国计量出版社，1992）、《电磁兼容 原理、技术和应用》（清华大学出版社，2007）、《电磁辐射环境影响预测与测量》（科学出版社，2013），一本普通高等教育“十一五”国家级规划教材《电磁场与电磁波》（清华大学出版社，2008）和一本译著《电磁兼容工程》（清华大学出版社，2013），发表研究论文70多篇。

内页插图

目录

第1篇习 题 解 答
第1章矢量分析
1.1基本教学内容、主要公式及重要提示
1.1.1三种常用的正交坐标系
1.1.2矢量运算
1.1.3空间矢量
1.1.4矢量的微分
1.1.5微分算符及常用的公式
1.1.6亥姆霍兹定理
1.2主要的习题类型及典型例题
1.3习题解答
附录矢量函数的积分
第2章静电场分析
2.1基本教学内容、主要公式及重要提示
...
2.4.5接触式静电电压表
第3章恒定磁场
3.1基本教学内容、主要公式及重要提示
3.1.1恒定磁场的基本规律
...
3.4.1电磁传感器
3.4.2霍尔效应及应用
第4章静态场边值问题的解法
4.1基本教学内容、主要公式及重要提示
4.1.1静电场的边值问题
4.1.2直角坐标系中的分离变量法
4.1.3圆柱坐标系中二维场的分离变量法(场的分布与z无关)
4.1.4球坐标系中轴对称场的分离变量法(场的分布与φ无关)
4.1.5镜像法
4.1.6电轴法
4.1.7有限差分法
4.2主要的习题类型及典型例题
4.3习题解答
第5章时变电磁场
5.1基本教学内容、主要公式及重要提示
5.1.1电磁感应定律
5.1.2麦克斯韦的两个基本假说
5.1.3麦克斯韦方程组
5.1.4时变场的边界条件
5.1.5时变电磁场的能量和能流
5.1.6时变电磁场的矢量位和标量位
5.2主要的习题类型及典型例题
5.3习题解答
第6章平面电磁波
6.1基本教学内容、主要公式及重要提示
...
6.4.2电子战经典案例
第7章导行电磁波
7.1基本教学内容、主要公式及重要提示
...
第8章电磁波的辐射
8.1基本教学内容、主要公式及重要提示
8.1.1电偶极子天线的辐射
8.1.2磁偶极子天线的辐射
8.1.3天线辐射的方向性
8.1.4天线阵
8.1.5面天线基础
8.2主要的习题类型及典型例题
8.3习题解答
8.4应用案例： 条形码阅读器
第2篇实 验 讲 义
实验一电磁波的衍射与干涉
实验二电磁波参量的测量
实验三均匀无耗媒质参量的测量
实验四电磁波的反射与折射
实验五电磁波极化特性的研究
实验六测量角锥喇叭天线的方向图
实验七综合实验：静电场的模拟实验与数值分析
附录一电磁波综合实验系统
附录二平行极化波和垂直极化波
附录三静电场描绘仪电源及使用方法
参考文献

前言/序言

本教学指导书的第一版是2009年4月出版的，六年多以来，在“电磁场与电磁波”的教学实践中陆续收到一些使用本书的教师和读者提出的宝贵意见和建议，在此基础上出版了本书的第二版。

本书第二版的更新主要包括：

（1） 补充了一些新的内容，例如第1章的最后补充了一个附录： 矢量函数的积分，供学生们解题时参考。改正了书中的个别错误。

（2） 补充了一些电磁场与电磁波理论应用的案例，可以作为阅读材料，使学生们了解电磁场与电磁波理论在一些前沿学科及生产、生活、科学研究、军事领域中的应用。

本书第二版的修订由邹澎、马力完成。

作者2015年10月

深入理解经典物理核心：电磁学理论与应用实践 本书旨在为学习电磁学、电磁场与电磁波的工程技术人员、物理学专业学生以及科研工作者提供一个全面、深入且注重实践的知识体系。我们深知，电磁学作为连接理论物理与现代工程技术的关键桥梁，其掌握的深度直接决定了对信息科学、能源技术乃至基础物理研究的理解高度。因此，本书的编写严格遵循由浅入深、理论与应用并重的原则，力求构建一个扎实且富有启发性的学习路径。 第一部分：静电场与静磁场——场论的基石 本部分着重于介绍麦克斯韦方程组在静态条件下的简化形式，即静电场与静磁场的描述。这不仅是理解后续动态场的基础，也是掌握矢量分析在物理问题中应用的关键起点。 静电场理论的构建： 我们从库仑定律出发，系统地阐述了电荷分布产生的电场强度。核心内容包括： 1. 矢量分析基础与场概念的引入： 详细回顾了矢量微积分在电磁场分析中的重要性，如散度（$ abla cdot mathbf{E}$）和旋度（$ abla imes mathbf{E}$）的物理意义，以及它们如何定义了场的性质。 2. 高斯定理的深入应用： 不仅限于均匀电荷球或无限长导线这类理想对称情况，更着重分析了在非均匀介质和复杂几何结构中如何利用高斯定律简化问题。探讨了电通量密度 $mathbf{D}$ 的引入及其在有介质环境中的重要性。 3. 电势的概念与性质： 阐述了电势（标量函数）与电场强度（矢量函数）之间的关系（$mathbf{E} = - abla V$）。重点分析了等势面的几何特性，以及在特定边界条件（如导体表面）下电势的唯一性。 4. 电介质中的静电场： 详细讨论了电极化现象，引入了电极化强度 $mathbf{P}$ 和相对介电常数 $epsilon_r$。着重分析了电容器在不同电介质填充情况下的电容计算，特别是多层介质和非均匀介质的等效处理方法。 静磁场理论的展开： 静磁场部分则围绕电流的产生和其所产生的磁效应展开，强调安培定律和毕奥-萨伐尔定律的普适性。 1. 电流的描述与磁场的源： 介绍了几种描述电流分布的方式，包括面电流密度 $mathbf{K}$ 和体电流密度 $mathbf{J}$。 2. 毕奥-萨伐尔定律与安培环路定律： 针对不同电流形态（无限长直线电流、有限长导线、平面电流、螺线管等），系统推导了其产生的磁场分布。特别强调了安培环路定律在高度对称情况下的强大简化能力，并讨论了非对称情况下其局限性。 3. 磁矢量势的引入： 为了简化静磁场的求解，特别是处理复杂的电流分布时，引入了磁矢量势 $mathbf{A}$（$mathbf{B} = abla imes mathbf{A}$）。这为后续处理磁矢量势的泊松方程奠定了基础。 4. 磁介质与磁化： 探讨了磁介质内部的微观机制，引入了磁化强度 $mathbf{M}$ 和磁场强度 $mathbf{H}$。详细分析了磁化率、磁导率在顺磁、抗磁和铁磁材料中的表现，以及在不同磁介质分界面上的边界条件。 第二部分：时变电磁场与麦克斯韦方程组的统一 本部分是进入电磁学核心的关键一步，重点在于理解变化的电场如何产生磁场，变化的磁场如何产生电场，从而实现电磁场的统一描述。 1. 法拉第电磁感应定律的再审视： 从动态角度重新考察法拉第定律，强调其在描述电磁感应现象（如变压器原理）中的核心地位。重点讨论了动生电动势和感生电动势的物理区分。 2. 麦克斯韦引入的位移电流： 深刻剖析了连续性方程与安培环路定律在时间变化情况下的不一致性，并系统阐述了引入位移电流 $left( epsilon frac{partial mathbf{E}}{partial t} ight)$ 如何成功“修补”了安培定律，使其适用于变化电场的情况。 3. 麦克斯韦方程组的完备形式： 完整地列出并详细解释了在任意介质（线性、各向同性、均匀）中描述时变电磁场的四个基本偏微分方程组（微分形式和积分形式）。这是理解所有电磁现象的数学基础。 4. 导出亥姆霍兹方程： 基于麦克斯韦方程组，利用电磁场的纵、横分量分解，以及引入电磁场的标量和矢量势（$V$ 和 $mathbf{A}$），推导出了描述电场 $mathbf{E}$ 和磁场 $mathbf{B}$ 的齐次和非齐次波动方程（亥姆霍兹方程），为后续分析波的传播奠定数学框架。 第三部分：电磁波的传播与辐射 本部分聚焦于电磁波的产生、传播特性、能量传输以及在不同介质中的行为。 1. 平面电磁波的产生与性质： 无源、无损、均匀介质中的传播： 详细分析了真空和理想介质中电磁波的横波特性（$mathbf{E} perp mathbf{B} perp mathbf{k}$），波速、波阻抗（$eta = sqrt{mu/epsilon}$）和相位关系。 波的复数表示法： 引入相量法（Phasor Representation）来简化对时谐场随时间正弦变化的分析，使偏微分方程转化为常系数微分方程，便于求解。 波的传播特性： 深入分析了电磁波在介质中的衰减、相移和传播常数 $gamma$（包括损耗角和传播常数 $alpha$ 与 $eta$ 的分离）。 2. 电磁波与介质的相互作用： 反射与折射（菲涅耳公式）： 详细推导了平面电磁波在平面界面上垂直入射、平行于入射面入射以及垂直于入射面入射时的反射系数和透射系数。强调了斯涅尔定律和菲涅耳公式的物理含义。 波的导引与传输线理论基础： 简要介绍了电磁场在导波结构（如平行平板波导）中的传播特性，并将其与集总电路理论中的传输线特性进行类比和联系。 3. 辐射理论基础： 功率流与坡印廷矢量（Poynting Vector）： 引入坡印廷定理，定量描述了电磁场携带的能量流密度 $mathbf{S} = mathbf{E} imes mathbf{H}$，这是分析天线和辐射功率的核心工具。 典型辐射体分析： 初步介绍并分析了最简单的辐射单元——电偶极子（特别是短小振子）的远场辐射特性，包括远场场的形式、辐射方向图和总辐射功率的计算。 本书的结构设计确保了读者能够逐步建立起对电磁场基本概念的直观理解，并能熟练运用麦克斯韦方程组解决从静电场边界值问题到动态电磁波传播的各类工程和物理问题。我们强调通过严谨的数学推导来深化对物理现象的洞察力，而非仅仅停留在公式的记忆层面。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我拿到手的时候，还是抱着一种非常期待的心情。毕竟“电磁场与电磁波”这个科目，对我这个理工科学生来说，简直就是一场浩劫，公式推导、概念理解，常常让我头疼不已。我特别想找到一本能够真正帮我梳理清楚脉络，化繁为简的教材。看到这本书的标题，尤其是“教学指导”和“习题解答与实验”这些字眼，我以为终于找到了救星。我设想，这本书一定会在我复习概念时，提供一些更直观的解释，甚至是一些生动的类比；在面对复杂的习题时，它应该能给出详尽的解题思路，让我不仅知道“怎么做”，更知道“为什么这么做”，从而真正理解背后的物理原理。而“实验”部分，我更是寄予厚望，我希望它能提供一些易于操作、又能充分验证理论知识的实验设计，甚至是一些仿真模拟的指导，这样我就可以在动手实践中加深对抽象概念的认识。然而，当我翻开这本书，试图寻找这些能够点亮我学习之路的光芒时，却感到了一丝迷茫。书中的内容，虽然标题看起来很有针对性，但我感觉它并没有完全触及我内心深处的需求。比如，有些概念的阐述，我总觉得少了点什么，好像只是照本宣科，没有加入太多深入浅出的讲解；而对于那些困扰我的难题，解答虽然提供了最终答案，但中间的过渡步骤和关键思路却显得有些跳跃，让我依然需要花费大量的精力去揣摩。我希望的是一种引导，一种启发，而不是简单的堆砌。

评分☆☆☆☆☆

我对《电磁场与电磁波教学指导：习题解答与实验（第2版）》抱有很大的期望，因为我知道这个学科的难度，特别是对于像我这样理论基础相对薄弱的学生来说，简直是“黑暗中的迷宫”。我迫切地希望找到一本能够给我“指路明灯”的书，能够帮助我拨开迷雾，看清前进的方向。我特别看重“教学指导”这一部分，我希望它能提供一种全新的视角来理解电磁场和电磁波，而不是简单地重复课本上的内容。我设想，作者或许会分享一些独特的学习方法，或者一些能够帮助我们建立直观理解的思维模型。例如，对于那些复杂的麦克斯韦方程组，我希望能有更直观的解释，而不是仅仅记住它们的数学形式。同时，“习题解答”也是我关注的焦点。我希望这本书能够提供非常详细的解题步骤，并且解释每一步背后的原理，让我能够知其然，更知其所以然。我更希望看到一些不同角度的解题思路，或者是一些解题技巧的总结，这样我就可以在遇到类似问题时，举一反三。而“实验”部分，我则希望能够看到一些有趣的、能让我们动手实践的例子，比如一些简单的电磁波发生器或接收器的制作，这样我们就能在实践中体会到理论的魅力。然而，在我阅读了这本书之后，我感觉到，虽然它提供了丰富的内容，但在触及我学习痛点的深度上，似乎还有提升的空间。某些概念的讲解，仍然需要我反复咀嚼，而习题的解答，虽然完整，但有时也欠缺一些能够激发我思考的“灵感”。

评分☆☆☆☆☆

《电磁场与电磁波教学指导：习题解答与实验（第2版）》这个书名，对于正在努力攻克这门课程的我来说，简直就是一剂强心针。我之前学这门课的时候，常常感到力不从心，概念抽象，公式繁多，做题更是茫然无措。所以，当我看到“教学指导”、“习题解答”和“实验”这些字眼时，我立刻就心动了。我特别期待的是，这本书能像一个经验丰富的老师，为我指点迷津。在“教学指导”部分，我希望能够得到一些学习策略和方法上的建议，能够帮助我理清思路，建立起对电磁场和电磁波的整体认识。我期待看到一些能够化抽象为具体的讲解，甚至是一些能够引发我思考的“脑洞大开”的类比。而在“习题解答”方面，我最大的愿望是能够看到一种“解题的艺术”。我不仅仅要答案，我更想要知道解题的“逻辑链条”，每一步推理的依据，以及那些容易出错的地方。我希望书中能提供一些“精讲精练”的题目，并且对每一个解题过程进行深入的剖析。至于“实验”部分，我则希望它能提供一些能够让我“玩转”物理的案例，一些能够将理论知识转化为实践技能的指导，比如如何利用简单的仪器来演示某些电磁现象。然而，当我真正开始使用这本书时，我发现我的期待并没有完全得到满足。虽然书中提供了大量的习题和解答，但有些习题的解答方式，对我来说，仍然不够清晰。我感觉，它提供的是“答案”，但离我想要的“方法论”还有距离。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我对《电磁场与电磁波教学指导：习题解答与实验（第2版）》的期待，主要源于我对这个学科的“恐惧”。它就像一座难以逾越的高山，让我望而生畏。我希望这本书能够成为我攀登这座山峰的“登山杖”，能给我提供支撑和指引。我特别期待在“教学指导”部分，能够看到一些化繁为简、深入浅出的讲解方式，能够用更贴近生活、更易于理解的例子来阐释那些晦涩难懂的物理概念。比如，对于电位移和磁矢量势这样的概念，我希望作者能够用一些生动形象的比喻，让我一下子就能抓住其精髓。而“习题解答”部分，我则希望它不仅仅是给出答案，更重要的是能够教会我“解题的思维方式”。我希望每一道题的解答，都能包含其背后的物理思想，能够解释为什么会选择这种方法，以及这种方法有什么局限性。此外，“实验”部分，我希望能看到一些能让我“玩起来”的设计，一些能激发我好奇心的探索性实验，而不是那些公式化的验证。我希望通过动手实践，能够加深我对电磁场与电磁波相互作用的直观感受，从而建立起对这个学科的自信。但是，在我阅读了这本书后，我发现它并没有完全达到我预期的效果。虽然书中提供了大量的习题和解答，但对于一些关键的概念和方法的解释，我仍然觉得不够透彻。我期待的是一种能够真正“点醒”我的指导，而这本书给我的感觉，更多的是一种信息的传递，而不是一种深刻的启迪。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《电磁场与电磁波教学指导：习题解答与实验（第2版）》的时候，我的第一反应是，这下总算可以告别那些令人抓狂的公式和抽象概念了。我尤其看重的是“习题解答”这部分，因为在我看来，做题是检验学习成果的最好方式，但往往很多时候，我做不对题，不是因为我不会，而是因为我看不到解题的“门道”。我期待的是，这本书能提供一些解题的“秘籍”，能够点拨我如何从题目中提取关键信息，如何选择合适的公式，以及如何一步一步地逻辑推演。我甚至设想，对于一些典型题型，作者会给出多种解法，并分析它们的优劣，这样我就可以拓宽思路，提高解题的效率。同时，“实验”部分也让我充满了好奇，我一直认为，物理学是实验的科学，理论的构建离不开实验的验证。我希望这本书能提供一些设计巧妙、易于理解的实验，让我能够亲手去触摸、去感受电磁场与电磁波的奇妙之处，而不是仅仅停留在书本上的文字和符号。我希望通过实验，能够让那些抽象的理论变得更加生动和具体，从而加深我对其本质的理解。然而，当我深入阅读后，我发现自己似乎未能如愿以偿。尽管书中的确包含了大量的习题解答，但对于我而言，有些解答的深度和广度似乎还不够。我更希望能看到一些对解题思路的更深层次的剖析，而不是仅仅列出步骤。而实验部分，虽然有提及，但感觉上像是对理论的简单佐证，缺乏一些能够激发我探索欲的创新设计。