電磁場與電磁波教學指導：習題解答與實驗（第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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鄒澎，馬力，周曉萍 著

圖書標籤:

• 電磁場與電磁波
• 教學參考書
• 習題解答
• 實驗指導
• 高等教育
• 理工科
• 物理學
• 電磁學
• 第二版
• 教材輔助

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302415794

版次：2

商品編碼：11858307

包裝：平裝

叢書名： 電子信息學科基礎課程係列教材

開本：16開

齣版時間：2015-12-01

用紙：膠版紙

編輯推薦

　　

普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材

教育部高等學校電工電子基礎課程教學指導委員會推薦教材

電子信息學科基礎課程係列教材

河南省精品課程配套教材

電磁場與電磁波是電子信息類專業的專業基礎課，對於培養學生的科學方法、創造能力和實際工作能力都起著十分重要的作用。該課程的特點是理論性強、需要用的數學方法多。重視解題是一個重要的教學環節，通過解題能夠幫助學生加深對基本規律、基本概念的理解，掌握基本的分析、計算方法和解題技巧，學會分析、解決實際問題。加強實驗是另一個重要的教學環節，使學生切實感受電磁場和電磁波的存在，瞭解和掌握基本現象和基本規律。

（1）本書是《電磁場與電磁波（第2版）》（鄒澎等編著）一書的配套輔助教材。

（2）在習題解答部分，每章均由三部分組成：①基本教學內容、主要公式及重要提示；②主要的習題類型及典型例題；③習題解答。

（3）在實驗部分，包括7個實驗：①電磁波的衍射與乾涉；②電磁波參量的測量；③均勻無耗媒質參量的測量；④電磁波的反射與摺射；⑤電磁波極化特性的研究；⑥測量角錐喇叭天綫的方嚮圖；⑦綜閤實驗：靜電場的模擬實驗與數值分析。

（4）第二版補充瞭一些電磁場與電磁波理論應用的案例。介紹電磁場與電磁波理論在一些前沿學科及生産、生活、科學研究、軍事領域中的應用。

　　

　　

內容簡介

　　

本書《電磁場與電磁波（第2版）》的教學指導書。本書包括“習題解答”和“電磁場與電磁波實驗”兩部分。第一部分介紹瞭基本的教學內容，列齣瞭課程的重點、難點及主要的習題類型和典型例題，解答瞭主教材中的習題。第二版補充瞭一些電磁場與電磁波理論應用的案例，使學生們瞭解電磁場與電磁波理論在一些前沿學科及生産、生活、科學研究、軍事領域中的應用。第二部分介紹瞭7個電磁場與電磁波實驗，便於結閤理論課程進度開展實驗教學。

本書可以作為“電磁場與電磁波”課程的教學指導書，也可作為報考相關專業碩士研究生的復習參考書。

　　

作者簡介

鄒澎，鄭州大學信息工程學院教授，河南省電磁檢測工程技術研究中心主任，河南省電工技術學會常務理事。主要從事電磁場與電磁波理論、電磁環境、電磁乾擾與電磁兼容的研究。1992年被評為河南省首批高等學校優秀中青年骨乾教師；2006年被評為鄭州大學教學名師；主講的“電磁場與電磁波”課程被評為河南省精品課程。已齣版三本專著：《環境電磁場測量》（中國計量齣版社，1992）、《電磁兼容 原理、技術和應用》（清華大學齣版社，2007）、《電磁輻射環境影響預測與測量》（科學齣版社，2013），一本普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材《電磁場與電磁波》（清華大學齣版社，2008）和一本譯著《電磁兼容工程》（清華大學齣版社，2013），發錶研究論文70多篇。

內頁插圖

目錄

第1篇習 題 解 答
第1章矢量分析
1.1基本教學內容、主要公式及重要提示
1.1.1三種常用的正交坐標係
1.1.2矢量運算
1.1.3空間矢量
1.1.4矢量的微分
1.1.5微分算符及常用的公式
1.1.6亥姆霍茲定理
1.2主要的習題類型及典型例題
1.3習題解答
附錄矢量函數的積分
第2章靜電場分析
2.1基本教學內容、主要公式及重要提示
...
2.4.5接觸式靜電電壓錶
第3章恒定磁場
3.1基本教學內容、主要公式及重要提示
3.1.1恒定磁場的基本規律
...
3.4.1電磁傳感器
3.4.2霍爾效應及應用
第4章靜態場邊值問題的解法
4.1基本教學內容、主要公式及重要提示
4.1.1靜電場的邊值問題
4.1.2直角坐標係中的分離變量法
4.1.3圓柱坐標係中二維場的分離變量法(場的分布與z無關)
4.1.4球坐標係中軸對稱場的分離變量法(場的分布與φ無關)
4.1.5鏡像法
4.1.6電軸法
4.1.7有限差分法
4.2主要的習題類型及典型例題
4.3習題解答
第5章時變電磁場
5.1基本教學內容、主要公式及重要提示
5.1.1電磁感應定律
5.1.2麥剋斯韋的兩個基本假說
5.1.3麥剋斯韋方程組
5.1.4時變場的邊界條件
5.1.5時變電磁場的能量和能流
5.1.6時變電磁場的矢量位和標量位
5.2主要的習題類型及典型例題
5.3習題解答
第6章平麵電磁波
6.1基本教學內容、主要公式及重要提示
...
6.4.2電子戰經典案例
第7章導行電磁波
7.1基本教學內容、主要公式及重要提示
...
第8章電磁波的輻射
8.1基本教學內容、主要公式及重要提示
8.1.1電偶極子天綫的輻射
8.1.2磁偶極子天綫的輻射
8.1.3天綫輻射的方嚮性
8.1.4天綫陣
8.1.5麵天綫基礎
8.2主要的習題類型及典型例題
8.3習題解答
8.4應用案例： 條形碼閱讀器
第2篇實 驗 講 義
實驗一電磁波的衍射與乾涉
實驗二電磁波參量的測量
實驗三均勻無耗媒質參量的測量
實驗四電磁波的反射與摺射
實驗五電磁波極化特性的研究
實驗六測量角錐喇叭天綫的方嚮圖
實驗七綜閤實驗：靜電場的模擬實驗與數值分析
附錄一電磁波綜閤實驗係統
附錄二平行極化波和垂直極化波
附錄三靜電場描繪儀電源及使用方法
參考文獻

前言/序言

本教學指導書的第一版是2009年4月齣版的，六年多以來，在“電磁場與電磁波”的教學實踐中陸續收到一些使用本書的教師和讀者提齣的寶貴意見和建議，在此基礎上齣版瞭本書的第二版。

本書第二版的更新主要包括：

（1） 補充瞭一些新的內容，例如第1章的最後補充瞭一個附錄： 矢量函數的積分，供學生們解題時參考。改正瞭書中的個彆錯誤。

（2） 補充瞭一些電磁場與電磁波理論應用的案例，可以作為閱讀材料，使學生們瞭解電磁場與電磁波理論在一些前沿學科及生産、生活、科學研究、軍事領域中的應用。

本書第二版的修訂由鄒澎、馬力完成。

作者2015年10月

深入理解經典物理核心：電磁學理論與應用實踐 本書旨在為學習電磁學、電磁場與電磁波的工程技術人員、物理學專業學生以及科研工作者提供一個全麵、深入且注重實踐的知識體係。我們深知，電磁學作為連接理論物理與現代工程技術的關鍵橋梁，其掌握的深度直接決定瞭對信息科學、能源技術乃至基礎物理研究的理解高度。因此，本書的編寫嚴格遵循由淺入深、理論與應用並重的原則，力求構建一個紮實且富有啓發性的學習路徑。 第一部分：靜電場與靜磁場——場論的基石 本部分著重於介紹麥剋斯韋方程組在靜態條件下的簡化形式，即靜電場與靜磁場的描述。這不僅是理解後續動態場的基礎，也是掌握矢量分析在物理問題中應用的關鍵起點。 靜電場理論的構建： 我們從庫侖定律齣發，係統地闡述瞭電荷分布産生的電場強度。核心內容包括： 1. 矢量分析基礎與場概念的引入： 詳細迴顧瞭矢量微積分在電磁場分析中的重要性，如散度（$ abla cdot mathbf{E}$）和鏇度（$ abla imes mathbf{E}$）的物理意義，以及它們如何定義瞭場的性質。 2. 高斯定理的深入應用： 不僅限於均勻電荷球或無限長導綫這類理想對稱情況，更著重分析瞭在非均勻介質和復雜幾何結構中如何利用高斯定律簡化問題。探討瞭電通量密度 $mathbf{D}$ 的引入及其在有介質環境中的重要性。 3. 電勢的概念與性質： 闡述瞭電勢（標量函數）與電場強度（矢量函數）之間的關係（$mathbf{E} = - abla V$）。重點分析瞭等勢麵的幾何特性，以及在特定邊界條件（如導體錶麵）下電勢的唯一性。 4. 電介質中的靜電場： 詳細討論瞭電極化現象，引入瞭電極化強度 $mathbf{P}$ 和相對介電常數 $epsilon_r$。著重分析瞭電容器在不同電介質填充情況下的電容計算，特彆是多層介質和非均勻介質的等效處理方法。 靜磁場理論的展開： 靜磁場部分則圍繞電流的産生和其所産生的磁效應展開，強調安培定律和畢奧-薩伐爾定律的普適性。 1. 電流的描述與磁場的源： 介紹瞭幾種描述電流分布的方式，包括麵電流密度 $mathbf{K}$ 和體電流密度 $mathbf{J}$。 2. 畢奧-薩伐爾定律與安培環路定律： 針對不同電流形態（無限長直綫電流、有限長導綫、平麵電流、螺綫管等），係統推導瞭其産生的磁場分布。特彆強調瞭安培環路定律在高度對稱情況下的強大簡化能力，並討論瞭非對稱情況下其局限性。 3. 磁矢量勢的引入： 為瞭簡化靜磁場的求解，特彆是處理復雜的電流分布時，引入瞭磁矢量勢 $mathbf{A}$（$mathbf{B} = abla imes mathbf{A}$）。這為後續處理磁矢量勢的泊鬆方程奠定瞭基礎。 4. 磁介質與磁化： 探討瞭磁介質內部的微觀機製，引入瞭磁化強度 $mathbf{M}$ 和磁場強度 $mathbf{H}$。詳細分析瞭磁化率、磁導率在順磁、抗磁和鐵磁材料中的錶現，以及在不同磁介質分界麵上的邊界條件。 第二部分：時變電磁場與麥剋斯韋方程組的統一 本部分是進入電磁學核心的關鍵一步，重點在於理解變化的電場如何産生磁場，變化的磁場如何産生電場，從而實現電磁場的統一描述。 1. 法拉第電磁感應定律的再審視： 從動態角度重新考察法拉第定律，強調其在描述電磁感應現象（如變壓器原理）中的核心地位。重點討論瞭動生電動勢和感生電動勢的物理區分。 2. 麥剋斯韋引入的位移電流： 深刻剖析瞭連續性方程與安培環路定律在時間變化情況下的不一緻性，並係統闡述瞭引入位移電流 $left( epsilon frac{partial mathbf{E}}{partial t} ight)$ 如何成功“修補”瞭安培定律，使其適用於變化電場的情況。 3. 麥剋斯韋方程組的完備形式： 完整地列齣並詳細解釋瞭在任意介質（綫性、各嚮同性、均勻）中描述時變電磁場的四個基本偏微分方程組（微分形式和積分形式）。這是理解所有電磁現象的數學基礎。 4. 導齣亥姆霍茲方程： 基於麥剋斯韋方程組，利用電磁場的縱、橫分量分解，以及引入電磁場的標量和矢量勢（$V$ 和 $mathbf{A}$），推導齣瞭描述電場 $mathbf{E}$ 和磁場 $mathbf{B}$ 的齊次和非齊次波動方程（亥姆霍茲方程），為後續分析波的傳播奠定數學框架。 第三部分：電磁波的傳播與輻射 本部分聚焦於電磁波的産生、傳播特性、能量傳輸以及在不同介質中的行為。 1. 平麵電磁波的産生與性質： 無源、無損、均勻介質中的傳播： 詳細分析瞭真空和理想介質中電磁波的橫波特性（$mathbf{E} perp mathbf{B} perp mathbf{k}$），波速、波阻抗（$eta = sqrt{mu/epsilon}$）和相位關係。 波的復數錶示法： 引入相量法（Phasor Representation）來簡化對時諧場隨時間正弦變化的分析，使偏微分方程轉化為常係數微分方程，便於求解。 波的傳播特性： 深入分析瞭電磁波在介質中的衰減、相移和傳播常數 $gamma$（包括損耗角和傳播常數 $alpha$ 與 $eta$ 的分離）。 2. 電磁波與介質的相互作用： 反射與摺射（菲涅耳公式）： 詳細推導瞭平麵電磁波在平麵界麵上垂直入射、平行於入射麵入射以及垂直於入射麵入射時的反射係數和透射係數。強調瞭斯涅爾定律和菲涅耳公式的物理含義。 波的導引與傳輸綫理論基礎： 簡要介紹瞭電磁場在導波結構（如平行平闆波導）中的傳播特性，並將其與集總電路理論中的傳輸綫特性進行類比和聯係。 3. 輻射理論基礎： 功率流與坡印廷矢量（Poynting Vector）： 引入坡印廷定理，定量描述瞭電磁場攜帶的能量流密度 $mathbf{S} = mathbf{E} imes mathbf{H}$，這是分析天綫和輻射功率的核心工具。 典型輻射體分析： 初步介紹並分析瞭最簡單的輻射單元——電偶極子（特彆是短小振子）的遠場輻射特性，包括遠場場的形式、輻射方嚮圖和總輻射功率的計算。 本書的結構設計確保瞭讀者能夠逐步建立起對電磁場基本概念的直觀理解，並能熟練運用麥剋斯韋方程組解決從靜電場邊界值問題到動態電磁波傳播的各類工程和物理問題。我們強調通過嚴謹的數學推導來深化對物理現象的洞察力，而非僅僅停留在公式的記憶層麵。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我對《電磁場與電磁波教學指導：習題解答與實驗（第2版）》的期待，主要源於我對這個學科的“恐懼”。它就像一座難以逾越的高山，讓我望而生畏。我希望這本書能夠成為我攀登這座山峰的“登山杖”，能給我提供支撐和指引。我特彆期待在“教學指導”部分，能夠看到一些化繁為簡、深入淺齣的講解方式，能夠用更貼近生活、更易於理解的例子來闡釋那些晦澀難懂的物理概念。比如，對於電位移和磁矢量勢這樣的概念，我希望作者能夠用一些生動形象的比喻，讓我一下子就能抓住其精髓。而“習題解答”部分，我則希望它不僅僅是給齣答案，更重要的是能夠教會我“解題的思維方式”。我希望每一道題的解答，都能包含其背後的物理思想，能夠解釋為什麼會選擇這種方法，以及這種方法有什麼局限性。此外，“實驗”部分，我希望能看到一些能讓我“玩起來”的設計，一些能激發我好奇心的探索性實驗，而不是那些公式化的驗證。我希望通過動手實踐，能夠加深我對電磁場與電磁波相互作用的直觀感受，從而建立起對這個學科的自信。但是，在我閱讀瞭這本書後，我發現它並沒有完全達到我預期的效果。雖然書中提供瞭大量的習題和解答，但對於一些關鍵的概念和方法的解釋，我仍然覺得不夠透徹。我期待的是一種能夠真正“點醒”我的指導，而這本書給我的感覺，更多的是一種信息的傳遞，而不是一種深刻的啓迪。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《電磁場與電磁波教學指導：習題解答與實驗（第2版）》的時候，我的第一反應是，這下總算可以告彆那些令人抓狂的公式和抽象概念瞭。我尤其看重的是“習題解答”這部分，因為在我看來，做題是檢驗學習成果的最好方式，但往往很多時候，我做不對題，不是因為我不會，而是因為我看不到解題的“門道”。我期待的是，這本書能提供一些解題的“秘籍”，能夠點撥我如何從題目中提取關鍵信息，如何選擇閤適的公式，以及如何一步一步地邏輯推演。我甚至設想，對於一些典型題型，作者會給齣多種解法，並分析它們的優劣，這樣我就可以拓寬思路，提高解題的效率。同時，“實驗”部分也讓我充滿瞭好奇，我一直認為，物理學是實驗的科學，理論的構建離不開實驗的驗證。我希望這本書能提供一些設計巧妙、易於理解的實驗，讓我能夠親手去觸摸、去感受電磁場與電磁波的奇妙之處，而不是僅僅停留在書本上的文字和符號。我希望通過實驗，能夠讓那些抽象的理論變得更加生動和具體，從而加深我對其本質的理解。然而，當我深入閱讀後，我發現自己似乎未能如願以償。盡管書中的確包含瞭大量的習題解答，但對於我而言，有些解答的深度和廣度似乎還不夠。我更希望能看到一些對解題思路的更深層次的剖析，而不是僅僅列齣步驟。而實驗部分，雖然有提及，但感覺上像是對理論的簡單佐證，缺乏一些能夠激發我探索欲的創新設計。

評分☆☆☆☆☆

我對《電磁場與電磁波教學指導：習題解答與實驗（第2版）》抱有很大的期望，因為我知道這個學科的難度，特彆是對於像我這樣理論基礎相對薄弱的學生來說，簡直是“黑暗中的迷宮”。我迫切地希望找到一本能夠給我“指路明燈”的書，能夠幫助我撥開迷霧，看清前進的方嚮。我特彆看重“教學指導”這一部分，我希望它能提供一種全新的視角來理解電磁場和電磁波，而不是簡單地重復課本上的內容。我設想，作者或許會分享一些獨特的學習方法，或者一些能夠幫助我們建立直觀理解的思維模型。例如，對於那些復雜的麥剋斯韋方程組，我希望能有更直觀的解釋，而不是僅僅記住它們的數學形式。同時，“習題解答”也是我關注的焦點。我希望這本書能夠提供非常詳細的解題步驟，並且解釋每一步背後的原理，讓我能夠知其然，更知其所以然。我更希望看到一些不同角度的解題思路，或者是一些解題技巧的總結，這樣我就可以在遇到類似問題時，舉一反三。而“實驗”部分，我則希望能夠看到一些有趣的、能讓我們動手實踐的例子，比如一些簡單的電磁波發生器或接收器的製作，這樣我們就能在實踐中體會到理論的魅力。然而，在我閱讀瞭這本書之後，我感覺到，雖然它提供瞭豐富的內容，但在觸及我學習痛點的深度上，似乎還有提升的空間。某些概念的講解，仍然需要我反復咀嚼，而習題的解答，雖然完整，但有時也欠缺一些能夠激發我思考的“靈感”。

評分☆☆☆☆☆

《電磁場與電磁波教學指導：習題解答與實驗（第2版）》這個書名，對於正在努力攻剋這門課程的我來說，簡直就是一劑強心針。我之前學這門課的時候，常常感到力不從心，概念抽象，公式繁多，做題更是茫然無措。所以，當我看到“教學指導”、“習題解答”和“實驗”這些字眼時，我立刻就心動瞭。我特彆期待的是，這本書能像一個經驗豐富的老師，為我指點迷津。在“教學指導”部分，我希望能夠得到一些學習策略和方法上的建議，能夠幫助我理清思路，建立起對電磁場和電磁波的整體認識。我期待看到一些能夠化抽象為具體的講解，甚至是一些能夠引發我思考的“腦洞大開”的類比。而在“習題解答”方麵，我最大的願望是能夠看到一種“解題的藝術”。我不僅僅要答案，我更想要知道解題的“邏輯鏈條”，每一步推理的依據，以及那些容易齣錯的地方。我希望書中能提供一些“精講精練”的題目，並且對每一個解題過程進行深入的剖析。至於“實驗”部分，我則希望它能提供一些能夠讓我“玩轉”物理的案例，一些能夠將理論知識轉化為實踐技能的指導，比如如何利用簡單的儀器來演示某些電磁現象。然而，當我真正開始使用這本書時，我發現我的期待並沒有完全得到滿足。雖然書中提供瞭大量的習題和解答，但有些習題的解答方式，對我來說，仍然不夠清晰。我感覺，它提供的是“答案”，但離我想要的“方法論”還有距離。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我拿到手的時候，還是抱著一種非常期待的心情。畢竟“電磁場與電磁波”這個科目，對我這個理工科學生來說，簡直就是一場浩劫，公式推導、概念理解，常常讓我頭疼不已。我特彆想找到一本能夠真正幫我梳理清楚脈絡，化繁為簡的教材。看到這本書的標題，尤其是“教學指導”和“習題解答與實驗”這些字眼，我以為終於找到瞭救星。我設想，這本書一定會在我復習概念時，提供一些更直觀的解釋，甚至是一些生動的類比；在麵對復雜的習題時，它應該能給齣詳盡的解題思路，讓我不僅知道“怎麼做”，更知道“為什麼這麼做”，從而真正理解背後的物理原理。而“實驗”部分，我更是寄予厚望，我希望它能提供一些易於操作、又能充分驗證理論知識的實驗設計，甚至是一些仿真模擬的指導，這樣我就可以在動手實踐中加深對抽象概念的認識。然而，當我翻開這本書，試圖尋找這些能夠點亮我學習之路的光芒時，卻感到瞭一絲迷茫。書中的內容，雖然標題看起來很有針對性，但我感覺它並沒有完全觸及我內心深處的需求。比如，有些概念的闡述，我總覺得少瞭點什麼，好像隻是照本宣科，沒有加入太多深入淺齣的講解；而對於那些睏擾我的難題，解答雖然提供瞭最終答案，但中間的過渡步驟和關鍵思路卻顯得有些跳躍，讓我依然需要花費大量的精力去揣摩。我希望的是一種引導，一種啓發，而不是簡單的堆砌。