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    《電磁場與電磁波教學(xué)學(xué)習(xí)與考研指導(dǎo)》是張洪欣、沈遠(yuǎn)茂、韓宇南編寫的《電磁場與電磁波》的配套教學(xué)輔導(dǎo)用書。本書共收錄了500余道習(xí)題，包括典型例題、習(xí)題和考研題。本書章節(jié)安排與主教材一致，共分為9章，每章包括內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要點、典型例題解析、主教材習(xí)題解答、典型考研試題解析四部分，每道題均給出了詳細(xì)的解答。本書凝聚了編者多年的教學(xué)心得體會與解題技巧，注重對概念、公式及定律的理解和應(yīng)用，對主要知識點和難點做了剖析，既簡明扼要，又重點突出；本書的特點是選題典型，與教學(xué)和考研要求緊密結(jié)合。在解題過程中注意凝練思路，突出物理概念和數(shù)學(xué)手段的結(jié)合，強調(diào)分析方法，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和鞏固知識。
　　本書可以作為高等院校電子信息類和電氣信息類專業(yè)電磁場基礎(chǔ)理論課程的輔助參考用書，也可以作為研究生入學(xué)考試的輔導(dǎo)用書。

　　序
　　我國電子信息產(chǎn)業(yè)銷售收入總規(guī)模在2013年已經(jīng)突破12萬億元，行業(yè)收入占工業(yè)總體比重已經(jīng)超過9%。電子信息產(chǎn)業(yè)在工業(yè)經(jīng)濟中的支撐作用凸顯，更加促進了信息化和工業(yè)化的高層次深度融合。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和石墨烯等新興產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長，電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)了新的特點，電子信息產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)面臨著新的挑戰(zhàn)。
　　（1） 隨著控制、通信、人機交互和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等新興電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備融合了大量最新的電子信息技術(shù)，它們一起構(gòu)成了龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，派生出大量新興的電子信息技術(shù)應(yīng)用需求。這些“系統(tǒng)級”的應(yīng)用需求，迫切要求具有系統(tǒng)級設(shè)計能力的電子信息技術(shù)人才。
　　（2） 電子信息系統(tǒng)設(shè)備的功能越來越復(fù)雜，系統(tǒng)的集成度越來越高。因此，要求未來的設(shè)計者應(yīng)該具備更扎實的理論基礎(chǔ)知識和更寬廣的專業(yè)視野。未來電子信息系統(tǒng)的設(shè)計越來越要求軟件和硬件的協(xié)同規(guī)劃、協(xié)同設(shè)計和協(xié)同調(diào)試。
　　（3） 新興電子信息技術(shù)的發(fā)展依賴于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的不斷推動，半導(dǎo)體廠商為設(shè)計者提供了越來越豐富的生態(tài)資源，系統(tǒng)集成廠商的全方位配合又加速了這種生態(tài)資源的進一步完善。半導(dǎo)體廠商和系統(tǒng)集成廠商所建立的這種生態(tài)系統(tǒng)，為未來的設(shè)計者提供了更加便捷卻又必須依賴的設(shè)計資源。
　　教育部2012年頒布了新版《高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》，將電子信息類專業(yè)進行了整合，為各高校建立系統(tǒng)化的人才培養(yǎng)體系，培養(yǎng)具有扎實理論基礎(chǔ)和寬廣專業(yè)技能的、兼顧“基礎(chǔ)”和“系統(tǒng)”的高層次電子信息人才給出了指引。
傳統(tǒng)的電子信息學(xué)科專業(yè)課程體系呈現(xiàn)“自底向上”的特點，這種課程體系偏重對底層元器件的分析與設(shè)計，較少涉及系統(tǒng)級的集成與設(shè)計。近年來，國內(nèi)很多高校對電子信息類專業(yè)課程體系進行了大力度的改革，這些改革順應(yīng)時代潮流，從系統(tǒng)集成的角度，更加科學(xué)合理地構(gòu)建了課程體系。
為了進一步提高普通高校電子信息類專業(yè)教育與教學(xué)質(zhì)量，貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量若干意見》（教高【2012】4號）的精神，教育部高等學(xué)校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會開展了“高等學(xué)校電子信息類專業(yè)課程體系”的立項研究工作，并于2014年5月啟動了《高等學(xué)校電子信息類專業(yè)系列教材》（教育部高等學(xué)校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會規(guī)劃教材）的建設(shè)工作。其目的是為推進高等教育內(nèi)涵式發(fā)展，提高教學(xué)水平，滿足高等學(xué)校對電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)、教學(xué)改革與課程改革的需要。
　　本系列教材定位于高等學(xué)校電子信息類專業(yè)的專業(yè)課程，適用于電子信息類的電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、通信工程、微電子科學(xué)與工程、光電信息科學(xué)與工程、信息工程及其相近專業(yè)。經(jīng)過編審委員會與眾多高校多次溝通，初步擬定分批次（2014—2017年）建設(shè)約100門課程教材。本系列教材將力求在保證基礎(chǔ)的前提下，突出技術(shù)的先進性和科學(xué)的前沿性，體現(xiàn)創(chuàng)新教學(xué)和工程實踐教學(xué)； 將重視系統(tǒng)集成思想在教學(xué)中的體現(xiàn)，鼓勵推陳出新，采用“自頂向下”的方法編寫教材； 將注重反映優(yōu)秀的教學(xué)改革成果，推廣優(yōu)秀的教學(xué)經(jīng)驗與理念。
　　為了保證本系列教材的科學(xué)性、系統(tǒng)性及編寫質(zhì)量，本系列教材設(shè)立顧問委員會及編審委員會。顧問委員會由教指委高級顧問、特約高級顧問和國家級教學(xué)名師擔(dān)任，編審委員會由教育部高等學(xué)校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員和一線教學(xué)名師組成。同時，清華大學(xué)出版社為本系列教材配置優(yōu)秀的編輯團隊，力求高水準(zhǔn)出版。本系列教材的建設(shè)，不僅有眾多高校教師參與，也有大量知名的電子信息類企業(yè)支持。在此，謹(jǐn)向參與本系列教材策劃、組織、編寫與出版的廣大教師、企業(yè)代表及出版人員致以誠摯的感謝，并殷切希望本系列教材在我國高等學(xué)校電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)與課程體系建設(shè)中發(fā)揮切實的作用。
　　
教授

前言
為了更好地幫助廣大學(xué)生對“電磁場與電磁波”課程的學(xué)習(xí)及考研復(fù)習(xí)，編寫該教學(xué)與學(xué)習(xí)輔導(dǎo)用書。本書不僅包括主教材的內(nèi)容提要及重點與難點分析、習(xí)題解答等，還針對經(jīng)典的例題和典型考研試題進行剖析。旨在幫助學(xué)生掌握該門課程的主要內(nèi)容，加強對概念、公式和定理的理解，透過電磁現(xiàn)象認(rèn)識電磁規(guī)律的本質(zhì)，掌握解題的基本思路和方法； 提升對重要知識點的理解，掌握解題技巧，提高解題能力，并對難點進行剖析，達(dá)到碩士研究生考試的要求。所選題目均來自于經(jīng)典范例、著名高校的考研或者期末考試真題，具有很強的代表性，可以幫助學(xué)生更快更好地掌握該課程的學(xué)習(xí)方法，活學(xué)活用，強化解題思路，提高對整個知識脈絡(luò)的把握能力和認(rèn)識水平。
本書共分9章，每章包括內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要點、典型例題解析、主教材習(xí)題解答、典型考研試題解析四部分。本書凝聚了編者多年從事電磁場與電磁波教學(xué)的心得體會與解題方法，在概念描述、公式及定律的理解上有一定獨到之處，可以幫助學(xué)生釋疑。對知識脈絡(luò)、重要公式、基本定理、經(jīng)典范例等逐次展開，通過對主要知識點和難點的剖析，循序漸進，逐漸提升認(rèn)識水平，提高理解層次，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和鞏固知識，把握該門課程的完整體系。
本書對電磁場與電磁波的教學(xué)、學(xué)習(xí)及考研都有參考價值，也可以作為高等院校電子信息類和電氣信息類專業(yè)電磁場基礎(chǔ)理論課程的輔助參考用書。希望本書能夠使讀者共享編者對電磁場與電磁波的心得體會，使得該門課程易教易學(xué)。本書由張洪欣、沈遠(yuǎn)茂、張鑫編寫，得到了北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院、濱州學(xué)院物理與電子科學(xué)系以及清華大學(xué)出版社的大力支持，在此一并表示誠摯的感謝。
限于編者學(xué)識有限，書中難免存在一些缺點、疏漏和不足，敬請廣大讀者批評指正。
編者

2014年4月

于北京郵電大學(xué)

      張洪欣，北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，電子工程學(xué)院學(xué)術(shù)委員會委員，通信與微波工程研究室主任。國家自然科學(xué)基金同行評議專家，教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心評議專家，中國電子學(xué)會DSP應(yīng)用專家委員會委員，北京電子電器協(xié)會電磁兼容分會委員，中國電子學(xué)會電磁兼容分會委員，中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會自由基預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會委員，北京市科學(xué)技術(shù)獎勵評審專家，江蘇省科技計劃評審專家，浙江省自然科學(xué)基金評議專家，IET高級會員；北京郵電大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新實踐工作突出貢獻指導(dǎo)教師。長期從事通信與電磁兼容、信號與信息處理、生物電子等領(lǐng)域的教學(xué)和研究工作。開設(shè)“電磁場與電磁波”、“物理光學(xué)”、“計算電磁學(xué)的數(shù)值方法”、“通信原理”等多門研究生及本科課程。發(fā)表學(xué)術(shù)論文170余篇。主持國家、省部級等科研項目30余項。申請國家發(fā)明專利5項，出版著作3部，編寫標(biāo)準(zhǔn)1部。獲得優(yōu)秀論文獎5項、教學(xué)成果獎2項、優(yōu)秀論文指導(dǎo)教師獎5項。

第1章 矢量分析
1.1 內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要點
1.1.1 矢量代數(shù)
1.1.2 三種常用的坐標(biāo)系
1.1.3 標(biāo)量場的梯度
1.1.4 矢量場的通量與散度
1.1.5 矢量場的環(huán)量與旋度
1.1.6 格林定理
1.1.7 亥姆霍茲定理及矢量場的唯一性定理
1.2 典型例題解析
1.3 主教材習(xí)題解答
1.4 典型考研試題解析
第2章 靜電場和恒定電場
2.1 內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要點
2.1.1 靜電場的基本方程
2.1.2 電位
2.1.3 電介質(zhì)中的場
2.1.4 靜電場的邊界條件
2.1.5 電容、電場的能量及電場力
2.1.6 恒定電場
2.1.7 靜電場比擬法
2.2 典型例題解析
2.3 主教材習(xí)題解答
2.4 典型考研試題解析
第3章 恒定磁場
3.1 內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要點
3.1.1 恒定磁場的基本方程
3.1.2 恒定磁場的位函數(shù)
3.1.3 磁偶極子與介質(zhì)的磁化
3.1.4 恒定磁場的邊界條件
3.1.5 電感
3.1.6 恒定磁場的能量和磁場力
3.2 典型例題解析
3.3 主教材習(xí)題解答
3.4 典型考研試題解析
第4章 靜態(tài)電磁場邊值問題的解法
4.1 內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要點
4.1.1 邊值問題的分類
4.1.2 邊界條件的分類
4.1.3 靜態(tài)電磁場的唯一性定理
4.1.4 分離變量法
4.1.5 鏡像法
4.2 典型例題解析
4.3 主教材習(xí)題解答
4.4 典型考研試題解析
第5章 時變電磁場
5.1 內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要點
5.1.1 麥克斯韋方程組
5.1.2 時變電磁場的邊界條件
5.1.3 時諧電磁場及麥克斯韋方程組的復(fù)數(shù)形式
5.1.4 時變電磁場的能量及功率
5.1.5 時變電磁場的唯一性定理、位函數(shù)及波動方程
5.2 典型例題解析
5.3 主教材習(xí)題解答
5.4 典型考研試題解析
第6章 平面電磁波
6.1 內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要點
6.1.1 波動方程
6.1.2 均勻平面電磁波
6.1.3 電磁波的極化
6.1.4 導(dǎo)電媒質(zhì)中的均勻平面波
6.2 典型例題解析
6.3 主教材習(xí)題解答
6.4 典型考研試題解析
第7章 平面電磁波在媒質(zhì)界面上的反射與折射
7.1 內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要點
7.1.1 反射系數(shù)、折射系數(shù)
7.1.2 行波、駐波與行駐波
7.1.3 時諧平面波在不同媒質(zhì)分界平面上反射、折射的一般規(guī)律
7.1.4 時諧平面波向不同媒質(zhì)界面的垂直入射
7.1.5 時諧平面波向不同媒質(zhì)界面的斜入射
7.1.6 平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)分界面的反射與折射
7.1.7 平面波在多層媒質(zhì)分界面的垂直入射
7.2 典型例題解析
7.3 主教材習(xí)題解答
7.4 典型考研試題解析
第8章 導(dǎo)行電磁波
8.1 內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要點
8.1.1 導(dǎo)行電磁波及其導(dǎo)行系統(tǒng)
8.1.2 雙線傳輸線
8.1.3 同軸傳輸線
8.1.4 矩形波導(dǎo)中的導(dǎo)波
8.1.5 導(dǎo)波的駐波及諧振腔
8.2 典型例題解析
8.3 主教材習(xí)題解答
8.4 典型考研試題解析
第9章 電磁輻射
9.1 內(nèi)容提要及學(xué)習(xí)要點
9.1.1 滯后位
9.1.2 電偶極子的輻射
9.1.3 磁偶極子的輻射
9.1.4 電與磁的對偶原理
9.1.5 對稱振子天線
9.1.6 天線的基本參數(shù)
9.2 典型例題解析
9.3 主教材習(xí)題解答
9.4 典型考研試題解析
參考文獻