本書第1版為教育部“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”的研究成果,是面向21世紀課程教材,同時還被列入普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材;第2版為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。本書面向高等工程教育,以電氣信息類學生拓寬專業(yè)培養(yǎng)口徑為立足點,依循日益發(fā)展的電磁場工程學科與相關學科融合的特點,突出強電與弱電的結合,電磁理論與工程實踐的結合,較好地處理了與物理中電磁學的關系,并引入“工程電磁場應用專題”,展示了電磁場與前沿科學間的結合點。全書主要內容為:電磁場的數學物理基礎、靜態(tài)電磁場Ⅰ(靜電場)、靜態(tài)電磁場Ⅱ(恒定電流的電場和磁場)、動態(tài)電磁場Ⅰ(基本理論與準靜態(tài)電磁場)、動態(tài)電磁場Ⅱ(電磁輻射與電磁波)和工程電磁場應用專題。
《工程電磁場原理》(第1、2版)自2002年出版以來,已連續(xù)16次印刷,總印數達5萬余冊。正是繼續(xù)在本書規(guī)模效應激勵下,遵循與時俱進地深化教學改革成果的指導思想,對原教材進行第三版的修訂。
當前,完善我國高等工程教育質量,提升我國高等工程教育的國際競爭力,是我國高等教育事業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要目標任務之一!半姶艌觥闭n程作為電氣類、電子信息類專業(yè)本科生必修的一門重要技術基礎課,其定位為面向國際化工程教育,為電氣類、電子信息類學生的專業(yè)課學習提供必備的知識基礎,并服務于高素質創(chuàng)新型科技人才培養(yǎng)目標的需求。
因此,本書在保持第1、2版原有特色的基礎上繼續(xù)以“電磁場”課程面向工程教育的定位,及其在電氣類、電子信息類專業(yè)學生知識、能力和素質培養(yǎng)上日益發(fā)展的需求,提煉全書的教學體系、內容和方法,主要歸結為:首先,第三版繼承已構建的理論體系,即運用演繹法,從麥克斯韋方程組出發(fā),基于矢量場的亥姆霍茲定理,由一般到特殊進行推理和論述。其中,在理論聯(lián)系實際的前提下,繼續(xù)突出數學建模為學生學習的主線索;基于邊值問題的構造,延拓了特殊函數的應用;進而適度展示了結合工程應用的渦流分析的知識點。其次,繼承了編寫中“三結合”的指導思想,即突出強電與弱電的結合;電磁理論與工程實踐的結合;電磁理論與相關學科交叉、滲透的結合。其中,在分解原第6章工程電磁場應用專題的基礎上,本書進一步予以提煉、充實,使之成為對應于各類電磁場問題分析中的“工程應用示例”,以有助于學生自主學習,增強分析和解決工程電磁場問題的能力。最后,面向電磁場學科與電磁場工程科學技術前沿的進展,以第6章電磁場數值分析與綜合專題導引,集中展示電磁場理論與當今前沿科學和工程技術間的結合點及其工程應用前景。
在第三版中,凡以星號(*)標識,并以小字排印的有關章節(jié),均可滿足本課程多層次教學的需求,其內容之選擇、使用并不影響基于本課程教學基本要求講授的系統(tǒng)性與完整性。
倪光正,1960年(大學本科)、1964年(研究生)先后畢業(yè)于西安交通大學電機工程學系.、現(xiàn)為浙江大學教授、博士生導師。曾任原國家教委高等學校工科電工課程教學指導委員會委員:電路、信號系統(tǒng)和電磁場課程教學指導小組副組長;全國高校電工及自動化類專業(yè)教學指導委員會委員;全國高校電磁場教學與教材研究會理事長。50余年來,致力于電磁場理論的教學與科研工作。開設課程7門;指導碩、博士生40余名。先后有20余項科研與教學成果獲獎(其中,獲國家教委、教育部自然科學一等獎各1項),并在國內外重要國際會議上發(fā)表論文160余篇,撰寫《工程電磁場原理》、《工程電磁場數值計算》等教材、著作和譯作14部。享受國務院頒發(fā)的政府特殊津貼。
前輔文
引言
1. 電磁現(xiàn)象的研究?電磁場理論的建立
2. 場的描述
3. 電磁場學科與電磁場工程
4. 課程體系與內容的考慮
第1章 電磁場的數學物理基礎
1.1 電磁場物理模型的構成
1.1.1 電磁場的基本物理量——源量和場量
1.1.2 電磁場中的媒質及其電磁性能參數
1.2 矢量分析
1.2.1 矢量代數
1.2.2 坐標系統(tǒng)
1.2.3 矢量積分
1.2.4 標量場的梯度
1.2.5 矢量場的散度
1.2.6 矢量場的旋度
1.3 場論基礎
1.3.1 散度定理
1.3.2 斯托克斯定理
1.3.3 無散場與無旋場
1.3.4 亥姆霍茲定理
1.4 電磁場的基本規(guī)律——麥克斯韋方程組
1.4.1 電磁感應定律
1.4.2 全電流定律
1.4.3 麥克斯韋方程組
習題
提要
第2章 靜態(tài)電磁場Ⅰ:靜電場
2.1 基本方程與場的特性
2.1.1 靜電場的基本方程
2.1.2 真空中的高斯定理?靜電場的有散性
2.1.3 靜電場的無旋性
2.2 自由空間中的電場
2.2.1 自由空間中的E和φ
2.2.2 場分布:基于場量E的分析
2.2.3 場分布:基于位函數φ的分析
2.2.4 電場線和等位面(線)
2.3 導體和電介質
2.3.1 靜電場中的導體
2.3.2 靜電場中的電介質?電介質的極化
2.4 電介質中的電場
2.4.1 電介質中的高斯定理
2.4.2 介電常數?擊穿場強
2.4.3 不同媒質分界面上的邊界條件
2.5 邊值問題
2.5.1 數學模型——邊值問題
2.5.2 直接積分法
2.5.3 分離變量法
2.5.4 靜電場解的唯一性
2.6 鏡像法
2.6.1 點電荷與無限大接地導電平面系統(tǒng)的電場
2.6.2 電軸與無限大接地導電平面系統(tǒng)的電場
2.6.3 電軸法
2.6.4 點電荷與無限大介質平面系統(tǒng)的電場
2.6.5 點電荷與導體球系統(tǒng)的電場
2.7 數值計算方法——有限差分法
2.7.1 引言
2.7.2 差分與差商
2.7.3 有限差分法(FDM)
2.8 電容?部分電容
2.8.1 兩導體系統(tǒng)的電容
2.8.2 多導體系統(tǒng)的電荷與電位?部分電容
2.8.3 靜電屏蔽
2.9 靜電場能量
2.9.1 帶電體系統(tǒng)中的靜電場能量
2.9.2 靜電能量的分布及其分布密度
2.10 電場力
*2.11 工程應用示例
2.11.1 分裂導線系統(tǒng)
2.11.2 避雷線(架空地線)
2.11.3 屏蔽電極
習題
提要
第3章 靜態(tài)電磁場Ⅱ:恒定電流的電場和磁場
3.1 恒定電場的基本方程與場的特性
3.1.1 恒定電場的基本方程?無散、無旋場
3.1.2 電功率?電動勢
3.1.3 不同媒質分界面上的邊界條件
3.2 恒定電場與靜電場的比擬?接地系統(tǒng)
3.2.1 靜電比擬
3.2.2 接地電阻
3.2.3 跨步電壓
3.3 恒定磁場的基本方程與場的特性
3.3.1 恒定磁場的基本方程
3.3.2 真空中的安培環(huán)路定律?恒定磁場的有旋性
3.3.3 磁通連續(xù)性原理?恒定磁場的無散性
3.3.4 畢奧-薩伐爾定律
3.4 自由空間中的磁場
3.4.1 場分布:基于場量B的分析
3.4.2 場分布:基于矢量磁位A的分析
3.4.3 場分布:基于標量磁位φm的分析
3.4.4 磁場線
3.5 媒質中的磁場
3.5.1 媒質磁化
3.5.2 磁場強度H
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