电磁场与电磁波基础学习与考研指导（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵永久，徐乐，袁浩波 著，路宏敏 编

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• 电磁场与电磁波
• 电磁学
• 考研
• 教材
• 基础
• 物理学
• 高等教育
• 理工科
• 电磁理论
• 学习辅导

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030472014

版次：2

商品编码：12339805

包装：平装

丛书名： “十二五”普通高等教育教育本科国家级规划教材配套教辅 ，

开本：16开

出版时间：2016-02-01

用纸：胶版纸

页数：303

字数：449000

正文语种：中文

内容简介

　　《电磁场与电磁波基础学习与考研指导（第二版）》是为配合科学出版社出版的普通高等教育“十二五”规划教材和陕西省普通高校优秀教材《电磁场与电磁波基础（第二版）》而编著的配套教材，也是该立体化规划教材的组成部分。主要介绍《电磁场与电磁波基础（第二版）》中对应章节的基本内容和公式、典型例题解析及习题参考答案，同时也提供了国内部分重点大学攻读硕士学位研究生入学考试试题及参考答案。该书附录选编了西安电子科技大学2008年至2012年相关专业攻读硕士学位研究生入学考试试题，并提供了真题参考答案解析。
　　该书编者长期从事电磁场与电磁波的教学与科研工作，具有丰富的教学经验和科研经历。该书内容精炼、条理清晰、论证严谨、文笔流畅，理论体系严密，取材新颖合理。突出理论与应用的结合，注重知识的继承性、新颖性和实践性。

内页插图

目录

前言

第1章 矢量分析与场论
1．1 基本内容和公式
1．1．1 矢性函数
1．1．2 场的基本知识
1．1．3 数量场的方向导数和梯度
1．1．4 矢量场的通量及散度
1．1．5 矢量场的环量及旋度
1．1．6 正交曲线坐标系
1．2 典型例题解析
1．3 习题参考答案

第2章 静电场
2．1 基本内容和公式
2．2 典型例题解析
2．3 习题参考答案

第3章 恒定电流的电场和磁场
3．1 基本内容和公式
3．2 典型例题解析
3．3 习题参考答案

第4章 静态场的解
4．1 基本内容和公式
4．2 典型例题解析
4．3 习题参考答案

第5章 时变电磁场
5．1 基本内容和公式
5．1．1 法拉第电磁感应定律
5．1．2 位移电流
5．1．3 麦克斯韦方程组
5．1．4 分界面上的边界条件
5．1．5 时变电磁场的能量与能流
5．1．6 正弦电磁场
5．1．7 波动方程和位函数
5．2 典型例题解析
5．3 习题参考答案

第6章 平面电磁波
6．1 基本内容和公式
6．1．1 无耗媒质中的平面电磁波
6，1．2 导电媒质中的电磁波
6．1．3 电磁波的极化
6．1．4 电磁波的色散和群速
6．1．5 均匀平面电磁波向平面分界面的垂直入射
6．1．6 等效波阻抗
6．1．7 均匀平面电磁波向平面分界面的斜入射
6．1．8 全透射与全反射
6．2 典型例题解析
6．3 习题参考答案

第7章 电磁波的辐射
7．1 基本内容和公式
7．1．1 滞后位
7．1．2 电偶极子的辐射场
7．1．3 磁偶极子的辐射场
7．1．4 天线的电参数
7．1．5 对称线天线和天线阵的概念
7．1．6 面天线的辐射场
7．1．7 互易定理
7．2 典型例题解析
7．3 习题参考答案

第8章 导行电磁波
8．1 基本内容和公式
8．1．1 均匀导波的一般理论
8．1．2 矩形波导
8．1．3 圆波导
8．1．4 规则波导的损耗
8．1．5 同轴线及其高次模
8．2 典型例题解析
8．3 习题参考答案

第9章 重点大学硕士研究生入学考试试题及参考答案
9．1 静态场
9．2 时变场

第10章 电磁场数值方法简介
10．1 基本内容与公式
10．1．1 有限差分法
10．1．2 有限元法
10，1．3 时域有限差分法
10．1．4 矩量法
10．2 习题参考答案与计算机程序
附录A考研试题及参考答案解析
A1．1 2012年硕士学位研究生入学考试试题
A1．2 2012年真题答案解析
A2．1 2011年硕士学位研究生入学考试试题
A2．2 2011年真题答案解析
A3．1 2010年硕士学位研究生入学考试试题
A3．2 2010年真题答案解析
A4．1 2009年硕士学位研究生入学考试试题
A4．2 2009年真题答案解析
A5．1 2008年硕士学位研究生入学考试试题
A5．2 2008年真题答案解析

前言/序言

　　电子与信息科学技术的飞速发展，要求从事通信、广播、电视、导航、雷达、遥感、测控、电子对抗、电子仪器和测量系统的人员；从使家用电器、工业自动化、地质勘探、电力电子、交通控制的人员；以及从事涉及电子信息技术的科技工作者，必须通晓和掌握电磁场与电磁波的基本特性、分析方法及其应用，必须具备坚实的电磁场与电磁波基础知识。因此，国内外著名高等学校都把“电磁场与电磁波”列入电子、电气类专业必修的专业基础课。本课程也是电子信息类专业本科生必须具备的知识结构的重要组成部分之一。
　　本书是为配合科学出版社出版的普通高等教育“十二五”国家级规划教材和陕西省普通高校优秀教材《电磁场与电磁波基础（第二版）》而编著的配套教材，也是该国家级立体化规划教材的组成部分。主要介绍《电磁场与电磁波基础（第二版）》中对应章节的基本内容和公式、典型例题解析及习题参考答案，同时也提供了国内部分重点大学攻读硕士学位研究生入学考试试题及参考答案。本书附录选编了西安电子科技大学2008年至2012年相关专业攻读硕士学位研究生入学考试试题，并提供了真题参考答案解析。
　　全书内容由矢量分析与场论、静态场、时变场和研究生入学考试试题及参考答案四部分构成。第一部分数学基础的内容包括第1章矢量分析与场论，介绍了矢量分析的主要概念、定理、公式及其应用，是学习电磁场与电磁波的基本数学工具；第二部分静态场的内容包括第2章静电场、第3章恒定电流的电场和磁场、第4章静态场的解；第三部分包括第5章时变电磁场、第6章平面电磁波、第7章电磁波的辐射、第8章导行电磁波；第四部分是第9章，提供了国内部分重点大学攻读硕士学位研究生入学考试试题及参考答案。书末附录给出了重要的矢量公式，提供了西安电子科技大学近年的研究生入学考试试题及其真题参考答案解析。
　　本书由承担西安电子科技大学通信工程学院、电子工程学院和机电工程学院“电磁场与电磁波”课程或者“电磁场理论”课程的教师，以及南京航空航天大学电子信息工程学院赵永久教授共同编著完成。其中赵永久教授编著第1、8章；徐乐副教授编著第2、3、4章；袁浩波副教授勘误了2011年5月第三次印刷的《电磁场与电磁波基础学习与考研指导》，并提供了附录A考研试题及参考答案解析；路宏敏教授编著第5、6、7、9章及附录B，且负责全书的统稿工作。本书编著过程中，万连城、黄河清、刘国强、张新丽、吴保义、张栋、李竟波等共同演算了部分习题，黄小龙、张丽、罗朋、张江峰、纪腾腾、冯艳斌等为本书录入了部分手稿，西安电子科技大学理学院的郭宏福副教授也提出了许多宝贵意见。全书完稿后，西安交通大学冯恩信教授、蒋延生教授仔细审阅了全稿，并提出很多宝贵建议，进一步提高了本教材的质量。编著中也引用了国内同行的教学成果，作者谨在此一并表示衷心的感谢。
　　承蒙科学出版社工科分社诸位编辑为本书的出版付出了辛勤的劳动，作者表示深切的谢意。
　　由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请使用本书的老师、同学和广大读者批评指正、提出宝贵意见。

电磁学：穿越时空的无形力量 在浩瀚的宇宙中，存在着一种无形的力量，它驱动着从闪电划破夜空的壮丽景象，到我们手中通信设备传递的瞬息信息；它构建了我们感知的世界，塑造了我们赖以生存的科技文明。这种力量，便是电磁场与电磁波。它们既是古老物理学研究的基石，也是现代科技发展的引擎，更是我们理解自然界运行规律的钥匙。 一、电磁场的奥秘：静止中的力量涌动 电磁场，是空间中某种物理状态的描述。它由电场和磁场组成，如同硬币的两面，相互依存，密不可分。 1. 电场：静电荷的守护者 当我们将目光投向静止的电荷时，我们便开始触及电场的本质。电场是一种由电荷产生的力场，它能够对放入其中的其他电荷施加作用力。这种力，可以吸引，也可以排斥，正是电荷之间相互作用的直接体现。 电荷的性质： 电荷是物质的基本属性之一，它分为正电荷和负电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。这看似简单的规则，却是宇宙间无数现象的根源。 电场强度： 为了量化电场的作用，我们引入了电场强度的概念。它是一个矢量，表示在空间某点处单位正电荷所受的力。电场强度的大小和方向，共同描绘了电场在空间的分布规律。 电势与电势能： 当电荷在电场中移动时，电场会对它做功，或者电荷会通过移动来释放能量。电势，可以理解为单位正电荷在电场中移动时所具有的能量；而电势能，则是特定电荷在电场中拥有的能量。电势差（电压）的存在，是驱动电荷定向移动（即电流）的根本原因。 高斯定律： 这是描述电场与电荷之间关系的金科玉律。它指出，穿过任意闭合曲面的电场通量，正比于曲面内包围的总电荷量。这一定律如同一张“全景图”，让我们能够洞悉电荷分布如何决定其周围的电场分布。 库仑定律： 这是描述两个点电荷之间相互作用力的基本定律。它揭示了力的大小与电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。虽然看似简单，却是构建整个静电学大厦的基石。 电偶极子： 当一对等量异种电荷靠近时，它们会形成电偶极子。电偶极子在电场中会受到力矩的作用，试图将其转动到与电场方向一致的位置。这是许多分子和物质电学性质的重要模型。 介质中的电场： 当电荷置于不同的介质中时，介质的分子会对电场产生响应，从而改变原有的电场分布。介电常数便刻画了这种介质对电场“屏蔽”的能力。 2. 磁场：运动电荷的孪生兄弟 如果说电场是静止电荷的舞台，那么磁场便是运动电荷的舞者。任何运动的电荷，或者说电流，都会在其周围产生磁场。 磁场的产生： 磁场的产生是电流的基本属性。手中的指南针之所以能够指向北方，正是因为地球本身就是一个巨大的磁场，而这个磁场是由地核中运动的导电流体产生的。 磁场强度与磁感应强度： 磁场强度（H）和磁感应强度（B）是描述磁场强弱的两个重要概念。磁感应强度通常是描述磁场对运动电荷作用的更直接物理量。 安培定律： 这是描述电流产生磁场规律的核心定律。它表明，沿着一个闭合回路的磁场强度线积分，等于该回路所包围的总电流。这一定律揭示了电流与磁场之间的“因果”关系。 洛伦兹力： 当运动的电荷（或载流导线）进入磁场时，它会受到一个垂直于其速度方向的力，这个力被称为洛伦兹力。正是这个力，驱动着电动机的转子旋转，也是粒子加速器中粒子轨迹弯曲的根源。 磁性材料： 不同的材料对磁场的响应能力不同。铁磁性材料（如铁、镍、钴）能够被强磁化，形成强大的磁体；顺磁性材料在磁场中会被微弱地吸引；抗磁性材料则会被微弱地排斥。这是材料科学和工程中重要的研究方向。 磁偶极子： 类似于电偶极子，电流回路也会形成磁偶极子，它们在磁场中也会受到力矩的作用。电子本身的自旋角动量也是磁偶极子的一个重要来源，这构成了物质磁性的微观基础。 3. 电场与磁场的统一：麦克斯韦方程组 真正深刻理解电磁场的奥秘，离不开19世纪伟大的物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。他将一系列零散的电磁学定律整合起来，提出了著名的麦克斯韦方程组。这组方程以数学的形式，精确地描述了电场和磁场之间的相互联系，以及它们如何由电荷和电流产生，又如何相互演化。 方程组的核心意义： 麦克斯韦方程组不仅是电磁学理论的精髓，更是物理学中最优美、最简洁的方程组之一。它预言了电磁波的存在，并揭示了光是一种电磁波，这是科学史上一次伟大的统一。 电场的动态变化： 麦克斯韦方程组最重要的贡献之一，便是揭示了变化的磁场可以产生电场（法拉第电磁感应定律的推广），以及变化的电场（位移电流）也能产生磁场。这种相互诱导的机制，为电磁波的传播奠定了理论基础。 二、电磁波的旅程：信息穿越时空的使者 当电场和磁场不再是独立的静止存在，而是以一种动态、相互激发的方式在空间中传播时，我们便迎来了电磁波。电磁波是电磁场的一种特殊形式，它携带着能量，以光速在真空中传播，是信息传递和能量传输的重要载体。 1. 电磁波的诞生与传播 产生机制： 任何加速运动的电荷都会产生电磁波。例如，天线中的交流电，其电子的加速运动就能够向外辐射电磁波。 传播特性： 电磁波的传播速度取决于其所处的介质。在真空中，电磁波以光速（c）传播，其数值约为 3x10⁸ 米/秒。在介质中，其速度会减慢。 能量与动量： 电磁波携带着能量，也传递着动量。太阳光照射到物体上，会使其升温，便是能量传递的体现；而太阳风，便是电磁波携带的动量对星际空间物质施加影响的例子。 波的性质： 电磁波具有波的所有典型特征，如反射、折射、干涉、衍射和偏振。这些性质在光学和通信工程中都有广泛的应用。 2. 电磁波谱：色彩斑斓的能量世界 电磁波并非单一的存在，而是根据其频率（或波长）的不同，构成了广阔的电磁波谱。从频率极低的无线电波，到频率极高的伽马射线，它们共同构成了我们认识宇宙的“眼睛”。 无线电波： 频率较低，波长较长，是通信、广播、雷达等技术的基础。我们手机、电视、收音机接收到的信号，都是不同频率的无线电波。 微波： 介于无线电波和红外线之间，具有穿透性强、方向性好的特点，广泛应用于通信（如卫星通信、手机通信）、雷达、微波炉等。 红外线： 能够被物体吸收并转化为热能，因此常被称为“热射线”。红外线被用于遥控器、夜视仪、红外热成像仪、温室效应等。 可见光： 占电磁波谱极小一部分，但却是我们肉眼能够感知到的部分，是色彩的来源。可见光的研究，是光学的基础。 紫外线： 频率高于可见光，具有较强的化学作用和杀菌作用。适量的紫外线照射对维生素D的合成有益，但过量则会损伤皮肤和眼睛。 X射线： 穿透性极强，能够穿透大部分软组织，但会被骨骼等密度大的物质吸收。X射线广泛应用于医学成像（如X光片）和工业探伤。 伽马射线： 频率最高，能量最大，穿透力极强。伽马射线通常由放射性衰变或核反应产生，在医学上用于癌症治疗，但也具有一定的危险性。 三、电磁学与现代科技：无处不在的联系 电磁学理论的建立，不仅深化了我们对自然规律的理解，更直接催生了无数改变世界的科技。 通信技术： 从早期的电报、电话，到今天的手机、互联网、Wi-Fi，一切无线通信都依赖于电磁波的产生、传播和接收。射频电路、天线设计、信号处理等都是电磁场与电磁波理论的直接应用。 能源与电力： 发电机、变压器、电动机等电力设备，其工作原理都建立在电磁感应和电磁相互作用的基础上。电力的产生、传输和分配，离不开对电磁场的深入理解。 电子设备： 计算机、智能手机、电视、集成电路等所有电子设备，其核心都是对电荷的控制和电信号的处理，这是电场理论的直接体现。 医学影像： X射线、核磁共振（MRI）等医学成像技术，都巧妙地利用了电磁波与人体组织的相互作用，为疾病诊断提供了强大的工具。 遥感与探测： 雷达、卫星遥感等技术，利用电磁波的发射和接收来探测目标，获取信息，广泛应用于军事、气象、地质勘探等领域。 材料科学： 对材料电磁特性的研究，例如介电性能、磁性能等，是开发新型功能材料的关键。 结语 电磁场与电磁波，是自然界中最基本、最普遍的存在形式之一。它们如同无形的丝线，将宇宙万物联系在一起，驱动着从微观粒子到宏观天体的运动。从基础的电荷规律到复杂的电磁波谱，对它们的研究不仅是物理学探索的深刻旅程，更是我们理解并驾驭现代科技的关键。掌握电磁场与电磁波的原理，就是掌握了现代社会运转的脉搏，就是开启了通往更广阔科技领域的大门。

评分☆☆☆☆☆

这本书在解题方法的指导上，可谓是煞费苦心。它不像市面上很多考研辅导书那样，只是罗列一大堆例题和答案，而是真正地把解题的思路、技巧和易错点都剖析得很透彻。特别是对于那些看似相似但本质区别很大的题目，作者会通过对比分析，让我清楚地认识到它们之间的关键差异以及在解题时需要注意的不同侧重点。我尤其欣赏它在介绍如何构建物理模型、如何选择合适的坐标系、以及如何运用守恒定律等通用解题框架方面的讲解。这些“内功心法”比死记硬背某个公式要实用得多，让我即使遇到没见过的新题型，也能有章可循，不至于束手无策。而且，它在每个章节的最后都会总结一些解题的“锦囊妙计”，这些小贴士真的很有用，能在考试时帮我节省不少宝贵时间。

评分☆☆☆☆☆

我之前一直觉得电磁场和电磁波是很难掌握的学科，因为概念很多，公式也复杂，而且很多物理过程都是看不见的。但是，读了这本书之后，我才发现原来学习它们可以这么有条理。它不仅仅是把知识点堆砌起来，而是非常有逻辑地构建了一个知识体系。从最基础的电荷、电场、磁场开始，一步步深入到麦克斯韦方程组，再到电磁波的产生和传播，整个过程衔接自然，层层递进。我感觉自己像是被一步步地引导着，从零开始，逐渐建立起对整个学科的清晰认识。而且，书中在讲解一些重要概念时，都会提前铺垫，或者事后回顾，帮助我巩固记忆，加深理解。这种“螺旋式上升”的学习方式，让我觉得学习过程非常扎实，而不是浅尝辄止。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种想要在考研中取得好成绩的学生来说，这本书简直是量身定做的。它不仅提供了扎实的理论基础，更重要的是，它准确地把握了考研的重点和方向。在讲解每一个知识点时，都会明确指出它在考研中的重要程度，以及可能出现的考查形式。最让我惊喜的是，书中很多例题都非常贴近真实的考研真题，而且对这些真题的解析也十分到位，让我能清楚地了解到出题人的思路和评分标准。此外，它在章节的最后还设置了“考研押题预测”和“考研模拟测试”等环节，这些内容为我提供了宝贵的备考资源，让我能够有针对性地进行复习，并且检验自己的学习效果。这本书让我觉得，考研不是一场盲目的战役，而是可以通过科学的指导和充分的准备来赢得胜利的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常接地气，读起来一点也不像那种高高在上的学术著作。作者似乎很了解我们这些初学者的困惑和难点，所以常常用一种循循善诱的方式来引导我们。有时候，我会觉得他在跟我聊天一样，把那些复杂的物理概念解释得浅显易懂，甚至会用一些生活中的例子来类比，比如把电磁场比作看不见的“水流”，把电磁波比作扔进水中的“涟漪”，一下子就把抽象的概念具象化了。这种亲切的语言风格让我学习起来没有那么大的压力，也更能激发我的学习兴趣。我不再觉得电磁学是枯燥乏味的学科，反而觉得它充满了奇妙的智慧。这本书让我明白，学习本身也可以是一件有趣的事情。

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图真是太棒了！完全不同于我之前看过的那些枯燥乏味的教材，这里的图例清晰明了，很多概念一下子就生动起来了。比如在讲介质中的电磁波传播时，作者用了几个非常形象的比喻和示意图，让我这个对波动理论有点畏惧的初学者也能迅速抓住核心。而且，它不仅仅是“好看”，这些图往往还能帮助我从更直观的角度去理解那些抽象的公式和定理。有时候，看一遍图比看好多页文字来得更有效。我特别喜欢它在解释麦克斯韦方程组的物理意义时，用到的那个“四维视角”的插图，感觉瞬间打开了新世界的大门。对于我这种需要通过视觉来辅助理解的人来说，这本书的图解绝对是加分项，让学习过程变得轻松有趣多了，也更容易记住知识点。