本书为十三五普通高等教育规划教材。 本书根据高等学校工科电气工程及其自动化类学科《电磁场理论》课程的教学大纲而编写。全书共分10章，内容包括矢量分析与场论基础、静电场的基本概念、静电场的计算问题、恒定电场、恒定磁场、边值问题的求解、ANSOFT MAXWELL软件在电磁场中的应用、时变电磁场、平面电磁波、波导与谐振腔、均匀传输线。 本书注重基本概念、基本规律和基本分析计算方法，同时重视工程实践问题的处理；并且适当兼顾了强电和弱电专业的要求；精心配备例题和习题；每章都有小结，更偏于使用者学习和复习；附录中增设本课程涉及的专业名词中英文对照，有助于使用者查阅相关的外文资料。
前言随着我国电力系统的飞速发展,接地极无论在传统的交流输电,还是在新兴的直流输电中都起到了很重要的作用。但本书第二版第4章只讨论了接地极的理论计算,对电力工程中接地极的类型与应用没有涉及。因此,有必要对第二版中接地极的相关内容进行补充与丰富,在阐明基本理论问题的基础上,加入与实际工程相联系的内容。在第三版中,山西大学的王宇重新编写了第4章,并增加第9节接地极在电力系统中的应用的内容,考虑到强弱电专业对此知识点的要求不同,只将第9节作为选学内容。山西大学的田俊梅对第6章第5节的例题做了一定补充,为使有限元软件仿真和解析算法更全面地有机结合和相互印证提供了参考。限于作者水平,本书中的疏漏和不妥之处,衷心欢迎广大读者批评指正。编 者2017年5月第一版前言《电磁场理论》是高等学校电气工程及其自动化类学科的一门技术基础课。它所涉及的内容是电气工程及其自动化类专业学生应具备的知识结构的必要组成部分,同时又是一些交叉领域的学科生长点和新兴边缘学科发展的基础。本书是根据高等学校工科电气工程及其自动化类学科各专业《电磁场理论》课程的教学大纲而编写,计划授课时数为68学时。带*号的章节可根据不同专业、不同课时合理选用。本书注重基本概念、基本规律和基本分析计算方法;同时重视工程实践问题的处理;并且适当兼顾了强电和弱电专业的不同要求;精心配备例题和习题;每章都有小结,便于使用者学习和复习;附录中增设本课程涉及的专业名词中英文对照,有助于使用者查阅相关的外文资料。全书共分10章,第1章简要地阐述矢量分析与场论基础,为分析电磁场理论打好数学基础;第2、3章阐述静电场的基本概念和有关计算问题,对架空地线的作用进行了定量分析;第4章阐述恒定电场,重点对多种接地情形的接地电阻进行了计算;第5章阐述恒定磁场,对架空输电线周围任意一点的磁场进行了定量分;第6章阐述边值问题的求解,重点讲解了分离变量法和有限差分法及其应用,并阐述了有限元法的基本原;第7章阐述时变电磁场;第8章阐述平面电磁波在理想介质中传播的基本规律,并对导电媒质中的电磁传规律进行了分析计算;第9章阐述了电磁波在波导中的传播规律和谐振腔的工作原理;第10章阐述均匀传输线的电磁波传播规律。本书由山西大学工程学院薛太林统稿、担任主编;太原理工大学吝伶艳和太原科技大学李临生、潘峰参加编写。书稿编写内容分工:薛太林编写第1章、第8章、第10章和附录;吝伶艳编写第2章、第3章、第7章和第9章;李临生编写第4章、第6章;潘峰编写第5章。书稿承蒙太原理工大学熊光煜教授主审,提出了许多宝贵意见,编者在此表示衷心的感谢。对 于本书中的不妥之处,衷心欢迎使用本书的师生和其他读者批评指正。编 者2005年9月第二版前言为了提供一种更加便捷的电磁场分析途径,避免不适用于对复杂电磁场精确分析的手工计算,本书在第二版中加入了AnsoftMaxwell软件在电磁场中的应用介绍。AnsoftMaxwell是一款商用低频电磁场有限元软件,基于麦克斯韦微分方程,采用有限元离散形式,将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解。有限元计算是现今电磁场分析中最精确的一种方法之一,但由于其运算量大而不适用于手工求解,计算机和AnsoftMaxwell软件的应用将为精确快速分析计算电磁场带来极大便利。在第二版中,山西大学工程学院的田俊梅重新编写了第6章,并利用AnsoftMaxwell软件对前面章节出现的例题进行重新求解,对利用前后两种方法解析法和有限元算法求解后得到的结果进行了分析比对。另外,田俊梅还对各章习题进行了优化。限于作者水平,本书中的疏漏和不妥之处,衷心欢迎广大读者批评指正。编 者2011年4月
薛太林山西大学电子系教授，主讲《电磁场》、《电磁场与电磁波》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电力电子技术》等课程，主编《21世纪高等学校规划教材 电磁场》《普通高等教育十二五规划教材 电磁场（第二版）》，分别于2006年、2011年在我社出版。
前言第一版前言第二版前言第1章 矢量分析和场论基础 11.1 矢量分析基础 11.2 场的等值面和矢量线 21.3 标量场的方向导数和梯度 41.4 矢量场的通量和散度 41.5 矢量场的环量和旋度 61.6 常用公式 8习题 11第2章 静电场的基本概念 122.1 库仑定律和电场强度 122.2 电位和电位差 152.3 真空中的高斯定律 172.4 等位面、等位线和电场强度线 202.5 静电场中的导体和电介质 212.6 电位移矢量和介质中的高斯定律 252.7 静电场的基本方程 272.8 不同介电媒质分界面上的边界条件 28本章小结 31习题 33第3章 静电场的计算问题 353.1 静电场解的唯一性定理 353.2 镜像法 383.3 电轴法 433.4 电容器及电容的计算 473.5 静电场的能量和力 50*3.6 多导体系统和部分电容 57*3.7 架空地线的作用 62本章小结 64习题 66第4章 恒定电场 684.1 电流密度和电动势 684.2 电流连续性 714.3 恒定电场的基本方程和边界条件 724.4 恒定电场与静电场的相似对比 744.5 深埋球形接地极和点源 75*4.6 线源和深埋管形接地极 774.7 浅埋接地极 79*4.8 接地极附近的跨步电压 82*4.9 接地极在电力系统中的应用 83本章小结 85习题 86第5章 恒定磁场 885.1 安培力定律和磁感应强度 885.2 磁通和磁通的连续性原理 915.3 安培环路定律 93*5.4 磁偶极子的磁场 955.5 物质的磁化和磁场强度 965.6 恒定磁场的基本方程和边界条件 995.7 标量磁位 1015.8 磁场中的镜像法 1025.9 矢量磁位 1045.10 电感及其计算 1085.11 磁场能量及磁场力 113*5.12 圆形线圈任一点周围的磁场 118*5.13 输电线附近的磁场 120本章小结 122习题 124第6章 边值问题的求解 1286.1 位场的边值问题 1286.2 分离变量法 1286.3 有限差分法 1326.4 有限元法 1356.5 AnsoftMaxwell在电磁场中的应用 142第7章 时变电磁场 1737.1 全电流定律 1737.2 电磁感应定律 1757.3 时变电磁场基本方程组 1787.4 时变电磁场中的边界条件和解的唯一性 1807.5 电磁场的能量和能量传播、坡印亭矢量 1847.6 电磁场方程和坡印亭矢量的相量形式 1877.7 时变电磁场中的动态位 1907.8 电磁辐射 194本章小结 197习题 200第8章 平面电磁波 2028.1 理想介质中的均匀平面波 2028.2 均匀平面波的一般形式和极化 207*8.3 均匀平面波的反射和折射 2108.4 导电媒质中的均匀平面波 219*8.5 硅钢片中的涡流 2238.6 集肤效应、电磁屏蔽、邻近效应 225本章小结 229习题 231*第9章 波导与谐振腔 233*9.1 导行电磁波的分类 233*9.2 矩形波导 236*9.3 波导中的能量传输和损耗 244*9.4 谐振腔 246本章小结 250习题 250*第10章 均匀传输线 252*10.1 无损耗均匀传输线的微分方程 252*10.2 无损耗均匀传输线的传播特性 254*10.3 无损耗均匀传输线方程的正弦稳态解 256*10.4 无损耗均匀传输线中波的反射和透射 257*10.5 无损耗均匀传输线的入端阻抗 263*10.6 无损耗均匀传输线的阻抗匹配 268*10.7 有损耗均匀传输线 271本章小结 274习题 276附录一 电磁量的符号和单位 278附录二 电磁材料的参数和物理常数 280附录三 电磁场专业名词中英对照 282参考文献 285
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