《電磁場與電磁波教學學習與考研指導》是張洪欣、沈遠茂、韓宇南編寫的《電磁場與電磁波》的配套教學輔導用書。本書共收錄了500余道習題，包括典型例題、習題和考研題。本書章節安排與主教材一致，共分為9章，每章包括內容提要及學習要點、典型例題解析、主教材習題解答、典型考研試題解析四部分，每道題均給出了詳細的解答。本書凝聚了編者多年的教學心得體會與解題技巧，注重對概念、公式及定律的理解和應用，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，與教學和考研要求緊密結合。在解題過程中注意凝練思路，突出物理概念和數學手段的結合，強調分析方法，便于學生學習和鞏固知識。
本書可以作為高等院校電子信息類和電氣信息類專業電磁場基礎理論課程的輔助參考用書，也可以作為研究生入學考試的輔導用書。
序
我國電子信息產業銷售收入總規模在2013年已經突破12萬億元，行業收入占工業總體比重已經超過9%。電子信息產業在工業經濟中的支撐作用凸顯，更加促進了信息化和工業化的高層次深度融合。隨著移動互聯網、云計算、物聯網、大數據和石墨烯等新興產業的爆發式增長，電子信息產業的發展呈現了新的特點，電子信息產業的人才培養面臨著新的挑戰。
（1） 隨著控制、通信、人機交互和網絡互聯等新興電子信息技術的不斷發展，傳統工業設備融合了大量最新的電子信息技術，它們一起構成了龐大而復雜的系統，派生出大量新興的電子信息技術應用需求。這些“系統級”的應用需求，迫切要求具有系統級設計能力的電子信息技術人才。
（2） 電子信息系統設備的功能越來越復雜，系統的集成度越來越高。因此，要求未來的設計者應該具備更扎實的理論基礎知識和更寬廣的專業視野。未來電子信息系統的設計越來越要求軟件和硬件的協同規劃、協同設計和協同調試。
（3） 新興電子信息技術的發展依賴于半導體產業的不斷推動，半導體廠商為設計者提供了越來越豐富的生態資源，系統集成廠商的全方位配合又加速了這種生態資源的進一步完善。半導體廠商和系統集成廠商所建立的這種生態系統，為未來的設計者提供了更加便捷卻又必須依賴的設計資源。
教育部2012年頒布了新版《高等學校本科專業目錄》，將電子信息類專業進行了整合，為各高校建立系統化的人才培養體系，培養具有扎實理論基礎和寬廣專業技能的、兼顧“基礎”和“系統”的高層次電子信息人才給出了指引。
傳統的電子信息學科專業課程體系呈現“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計，較少涉及系統級的集成與設計。近年來，國內很多高校對電子信息類專業課程體系進行了大力度的改革，這些改革順應時代潮流，從系統集成的角度，更加科學合理地構建了課程體系。
為了進一步提高普通高校電子信息類專業教育與教學質量，貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和《教育部關于全面提高高等教育質量若干意見》（教高【2012】4號）的精神，教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會開展了“高等學校電子信息類專業課程體系”的立項研究工作，并于2014年5月啟動了《高等學校電子信息類專業系列教材》（教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會規劃教材）的建設工作。其目的是為推進高等教育內涵式發展，提高教學水平，滿足高等學校對電子信息類專業人才培養、教學改革與課程改革的需要。
本系列教材定位于高等學校電子信息類專業的專業課程，適用于電子信息類的電子信息工程、電子科學與技術、通信工程、微電子科學與工程、光電信息科學與工程、信息工程及其相近專業。經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）建設約100門課程教材。本系列教材將力求在保證基礎的前提下，突出技術的先進性和科學的前沿性，體現創新教學和工程實踐教學； 將重視系統集成思想在教學中的體現，鼓勵推陳出新，采用“自頂向下”的方法編寫教材； 將注重反映優秀的教學改革成果，推廣優秀的教學經驗與理念。
為了保證本系列教材的科學性、系統性及編寫質量，本系列教材設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名師擔任，編審委員會由教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會委員和一線教學名師組成。同時，清華大學出版社為本系列教材配置優秀的編輯團隊，力求高水準出版。本系列教材的建設，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支持。在此，謹向參與本系列教材策劃、組織、編寫與出版的廣大教師、企業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校電子信息類專業人才培養與課程體系建設中發揮切實的作用。
教授
前言
為了更好地幫助廣大學生對“電磁場與電磁波”課程的學習及考研復習，編寫該教學與學習輔導用書。本書不僅包括主教材的內容提要及重點與難點分析、習題解答等，還針對經典的例題和典型考研試題進行剖析。旨在幫助學生掌握該門課程的主要內容，加強對概念、公式和定理的理解，透過電磁現象認識電磁規律的本質，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，達到碩士研究生考試的要求。所選題目均來自于經典范例、著名高校的考研或者期末考試真題，具有很強的代表性，可以幫助學生更快更好地掌握該課程的學習方法，活學活用，強化解題思路，提高對整個知識脈絡的把握能力和認識水平。
本書共分9章，每章包括內容提要及學習要點、典型例題解析、主教材習題解答、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，可以幫助學生釋疑。對知識脈絡、重要公式、基本定理、經典范例等逐次展開，通過對主要知識點和難點的剖析，循序漸進，逐漸提升認識水平，提高理解層次，便于學生學習和鞏固知識，把握該門課程的完整體系。
本書對電磁場與電磁波的教學、學習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電磁場基礎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。本書由張洪欣、沈遠茂、張鑫編寫，得到了北京郵電大學電子工程學院、濱州學院物理與電子科學系以及清華大學出版社的大力支持，在此一并表示誠摯的感謝。
限于編者學識有限，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
張洪欣，北京郵電大學電子工程學院教授、博士生導師，電子工程學院學術委員會委員，通信與微波工程研究室主任。國家自然科學基金同行評議專家，教育部學位與研究生教育發展中心評議專家，中國電子學會DSP應用專家委員會委員，北京電子電器協會電磁兼容分會委員，中國電子學會電磁兼容分會委員，中華預防醫學會自由基預防醫學專業委員會委員，北京市科學技術獎勵評審專家，江蘇省科技計劃評審專家，浙江省自然科學基金評議專家，IET高級會員；北京郵電大學大學生創新實踐工作突出貢獻指導教師。長期從事通信與電磁兼容、信號與信息處理、生物電子等領域的教學和研究工作。開設“電磁場與電磁波”、“物理光學”、“計算電磁學的數值方法”、“通信原理”等多門研究生及本科課程。發表學術論文170余篇。主持國家、省部級等科研項目30余項。申請國家發明專利5項，出版著作3部，編寫標準1部。獲得優秀論文獎5項、教學成果獎2項、優秀論文指導教師獎5項。
第1章 矢量分析
1.1 內容提要及學習要點
1.1.1 矢量代數
1.1.2 三種常用的坐標系
1.1.3 標量場的梯度
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 內容提要及學習要點
2.1.1 靜電場的基本方程
2.1.2 電位
2.1.3 電介質中的場
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 主教材習題解答
2.4 典型考研試題解析
第3章 恒定磁場
3.1 內容提要及學習要點
3.1.1 恒定磁場的基本方程
3.1.2 恒定磁場的位函數
3.1.3 磁偶極子與介質的磁化
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 主教材習題解答
3.4 典型考研試題解析
第4章 靜態電磁場邊值問題的解法
4.1 內容提要及學習要點
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 主教材習題解答
4.4 典型考研試題解析
第5章 時變電磁場
5.1 內容提要及學習要點
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數形式
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、位函數及波動方程
5.2 典型例題解析
5.3 主教材習題解答
5.4 典型考研試題解析
第6章 平面電磁波
6.1 內容提要及學習要點
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 導電媒質中的均勻平面波
6.2 典型例題解析
6.3 主教材習題解答
6.4 典型考研試題解析
第7章 平面電磁波在媒質界面上的反射與折射
7.1 內容提要及學習要點
7.1.1 反射系數、折射系數
7.1.2 行波、駐波與行駐波
7.1.3 時諧平面波在不同媒質分界平面上反射、折射的一般規律
7.1.4 時諧平面波向不同媒質界面的垂直入射
7.1.5 時諧平面波向不同媒質界面的斜入射
7.1.6 平面波在導電媒質分界面的反射與折射
7.1.7 平面波在多層媒質分界面的垂直入射
7.2 典型例題解析
7.3 主教材習題解答
7.4 典型考研試題解析
第8章 導行電磁波
8.1 內容提要及學習要點
8.1.1 導行電磁波及其導行系統
8.1.2 雙線傳輸線
8.1.3 同軸傳輸線
8.1.4 矩形波導中的導波
8.1.5 導波的駐波及諧振腔
8.2 典型例題解析
8.3 主教材習題解答
8.4 典型考研試題解析
第9章 電磁輻射
9.1 內容提要及學習要點
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
9.2 典型例題解析
9.3 主教材習題解答
9.4 典型考研試題解析
參考文獻
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