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第1章 矢量分析及场论1

1.1 矢量场和标量场1

1.1.1 场的分类1

1.1.2 场的表示方法2

1.1.3 矢量运算3

本节思考与练习5

1.2 正交曲线坐标系6

1.2.1 直角坐标系6

1.2.2 圆柱坐标8

1.2.3 球坐标10

1.2.4 长度、面和体的微分元及积分12

本节思考与练习20

1.3 标量场的梯度20

1.3.1 方向导数20

1.3.2 梯度22

本节思考与练习24

1.4 矢量场的通量、散度和散度定理24

1.4.1 通量和通量源24

1.4.2 散度25

1.4.3 散度定理28

本节思考与练习30

1.5 矢量场的环量、旋度和斯托克斯定理30

1.5.1 环量和涡旋源30

1.5.2 旋度31

1.5.3 斯托克斯定理36

本节思考与练习38

1.6 若干定理38

1.6.1 格林定理38

1.6.2 唯一性定理39

1.6.3 亥姆霍兹定理40

1.7 标量场和矢量场的MATLAB基本运算和仿真41

本节思考与练习46

本章小结47

习题一49

第2章 静电场52

2.1 库仑定律52

2.1.1 电荷52

2.1.2 电场强度53

2.1.3 库仑定律与叠加原理53

本节思考与练习55

2.2 真空中静电场的基本方程56

2.2.1 立体角56

2.2.2 静电场的通量和散度57

2.2.3 静电场的环量和旋度58

本节思考与练习59

2.3 电位60

2.3.1 电位的引入及电位的物理意义60

2.3.2 电位的计算方法60

本节思考与练习62

2.4 介质中的高斯定律62

2.4.1 电偶极子63

2.4.2 介质的极化65

2.4.3 介质中的高斯定律67

2.4.4 本构关系67

本节思考与练习69

2.5 静电场的边界条件69

2.5.1 两种介质分界面上的边界条件70

2.5.2 介质与导体分界面上的边界条件71

本节思考与练习73

2.6 电位的二阶微分方程73

本节思考与练习76

2.7 分离变量法77

2.7.1 直角坐标系分离变量法77

2.7.2 圆柱坐标系分离变量法82

2.7.3 球坐标系的分离变量法86

本节思考与练习91

2.8 镜像法92

2.8.1 平面镜像法92

2.8.2 圆柱面镜像法95

2.8.3 球面镜像法97

2.8.4 电轴法98

本节思考与练习100

2.9 多导体系统及部分电容100

2.9.1 电容的概念100

2.9.2 多导体系统间的部分电容102

本节思考与练习104

2.10 静电场能量及静电力104

2.10.1 静电场能量104

2.10.2 静电力106

本节思考与练习108

2.11 静电场的MATLAB运算和仿真108

本节思考与练习114

本章小结115

习题二118

第3章 恒定电场126

3.1 电流密度126

3.1.1 电流强度和电流密度126

3.1.2 电流密度和电荷密度127

3.1.3 欧姆定律和焦耳定律127

本节思考与练习129

3.2 恒定电场的基本方程129

3.2.1 电流连续性方程及恒定电场基本方程129

3.2.2 电动势130

本节思考与练习132

3.3 恒定电场的边界条件132

本节思考与练习134

3.4 恒定电场与静电场的比拟135

本节思考与练习137

3.5 恒定电场的MATLAB运算和仿真138

本节思考与练习140

本章小结140

习题三142

第4章 恒定磁场144

4.1 安培力定律、磁感应强度144

4.1.1 安培力定律144

4.1.2 磁感应强度、毕奥—沙伐定律145

4.1.3 洛仑兹力146

本节思考与练习148

4.2 真空中磁场的基本方程149

4.2.1 磁通连续性方程149

4.2.2 安培环路定律150

本节思考与练习153

4.3 矢量磁位153

4.3.1 矢量磁位153

4.3.2 磁偶极子156

本节思考与练习157

4.4 磁介质中的安培环路定律157

4.4.1 介质的磁化157

4.4.2 介质中的安培环路定律159

本节思考与练习161

4.5 恒定磁场的边界条件161

4.5.1 法向边界条件和切向边界条件162

4.5.2 折射关系163

4.5.3 用矢量位表示的边界条件164

本节思考与练习165

4.6 标量磁位165

4.6.1 标量磁位及其方程165

4.6.2 标量磁位的多值性166

4.6.3 介质磁化的磁荷模型及其标量磁位167

本节思考与练习167

4.7 电感167

4.7.1 自感系数和互感系数167

4.7.2 自感和互感的计算169

本节思考与练习172

4.8 磁场能量和磁场力172

4.8.1 磁场能量172

4.8.2 磁场力175

本节思考与练习176

4.9 恒定磁场的MATLAB运算和仿真176

本节思考与练习181

本章小结181

习题四183

第5章 时变电磁场187

5.1 法拉第电磁感应定律187

本节思考与练习190

5.2 位移电流191

本节思考与练习193

5.3 麦克斯韦方程组194

5.3.1 麦克斯韦方程组194

5.3.2 本构关系195

5.3.3 无源区的麦克斯韦方程组195

5.3.4 无源区的波动方程196

本节思考与练习196

5.4 时变电磁场的边界条件196

5.4.1 两种媒质分界面上的边界条件197

5.4.2 理想导体表面的边界条件197

本节思考与练习199

5.5 动态位电磁波的一般概念199

5.5.1 动态位方程199

5.5.2 动态位方程的解200

5.5.3 平面波的一般概念202

本节思考和练习203

本章小结203

习题五204

第6章 电磁兼容基础207

6.1 电磁干扰的数学描述方法207

6.1.1 周期性函数的傅里叶变换207

6.1.2 非周期性干扰信号的频谱分析208

6.1.3 脉冲信号的傅里叶积分及快速时／频域转换209

6.2 分贝的概念与应用212

6.2.1 分贝的定义及换算关系212

6.2.2 分贝的应用215

6.3 电磁环境及电磁污染途径215

6.3.1 自然电磁环境215

6.3.2 人为电磁干扰216

6.3.3 电磁干扰三要素217

本章小结218

习题六219

第7章 电磁兼容滤波器设计220

7.1 电磁干扰滤波器220

7.1.1 电磁干扰滤波器的工作原理220

7.1.2 电磁干扰滤波器的主要特性220

7.1.3 低通滤波器的结构选择221

7.2 电磁干扰常用滤波器元件222

7.2.1 电容器222

7.2.2 电感229

7.2.3 滤波连接器232

7.3 电磁干扰滤波器的选用与安装236

7.3.1 电磁干扰滤波器的选用236

7.3.2 电磁干扰滤波器的安装240

习题七241

第8章 PCB的电磁兼容设计及应用242

8.1 一般设计原则242

8.1.1 印制电路板的布局和布线242

8.1.2 单面板和双面板几种地线的分析245

8.1.3 多层板250

8.2 旁路和去耦253

8.2.1 物理特性253

8.2.2 电容257

8.2.3 引线电感257

8.3 变频器应用中的电磁兼容应用258

8.3.1 干扰来源258

8.3.2 传播方式259

8.3.3 电磁兼容对策260

习题八262