目录

第1章矢量分析

1.1矢量的代数运算

1.1.1标量、矢量 

1.1.2矢量的加减和数乘

1.1.3标量积、矢量积、混合积

1.1.4标量场、矢量场

1.2标量场的梯度、矢量场的散度与旋度

1.2.1标量场的方向导数和梯度

1.2.2矢量场的通量和散度

1.2.3矢量场的环量和旋度

1.2.4微分算子

1.3矢量积分定理

1.3.1高斯散度定理

1.3.2斯托克斯定理

1.3.3格林定理

1.3.4亥姆霍兹定理

1.4三种常用坐标系

1.4.1坐标变量和基本单位矢量

1.4.2坐标变量之间的关系

1.4.3基本单位矢量之间的关系

1.4.4不同坐标系之间的矢量转换

1.4.5三种常用坐标系中的梯度、散度、旋度及拉普拉斯运算表达式

1.5并矢与张量

1.5.1并矢与张量的概念

1.5.2张量的运算

*1.6思政教育： 工欲善其事，必先利其器

本章小结

习题1

第2章电磁现象的基本规律

2.1静电场的基本规律

2.1.1库仑定律 

2.1.2电场强度

2.1.3高斯定理和电场的散度

2.1.4静电场的环量定理和旋度

2.2静磁场的基本规律

2.2.1电流与电流密度

2.2.2电荷守恒定律——电流连续性方程 

2.2.3安培定律——磁感应强度 

2.2.4静磁场的通量和散度 

2.2.5静磁场的环量和旋度

2.3介质的电磁性质

2.3.1介质的极化

2.3.2电位移矢量

2.3.3介质的磁化 

2.3.4磁场强度

2.4麦克斯韦方程组、洛伦兹力公式

2.4.1电磁感应定律

2.4.2位移电流和全电流定律 

2.4.3麦克斯韦方程组

2.4.4洛伦兹力公式

*2.4.5麦克斯韦方程组的空间协变性与应用简介

2.5电磁场的边值关系

2.5.1一般情形下电磁场的边值关系

2.5.2理想介质间电磁场的边值关系

2.5.3介质与导体间电磁场的边值关系

*2.5.4等效介质公式

2.6电磁场的能量和能流

2.6.1电磁场的能量守恒定律

2.6.2电磁场能流密度的表达式

2.6.3电磁能量的传输

2.7电磁场的动量

2.7.1电磁场的动量守恒定律

2.7.2电磁场的动量密度、动量流密度

*2.8思政教育： 电磁的对立统一

本章小结

习题2

第3章静电场

3.1静电场的基本方程及边值关系

3.1.1静电场的基本方程

3.1.2标势的微分方程

3.1.3边值关系

3.1.4静电场的能量

3.2静电场的定解问题、唯一性定理

3.2.1静电场定解问题的描述

3.2.2静电场定解问题的常用解法

3.2.3静电场的唯一性定理

3.3分离变量法

3.3.1球坐标系中的分离变量法

3.3.2圆柱坐标系中的分离变量法

3.4镜像法

3.4.1镜像法的基本原理

3.4.2导体平面的镜像

3.4.3导体球面的镜像

*3.4.4介质平面的镜像

3.5格林函数法

3.5.1δ函数的定义及主要性质

3.5.2格林函数

3.5.3格林函数法

3.6电多极矩法

3.6.1电势的多级展开 

3.6.2电多极矩

*3.6.3小区域内电荷体系在外电场的能量 

*3.7科技前沿——静电隐形衣

*3.8思政教育： 静电场定解问题的哲学思想

本章小结

习题3

第4章静磁场

4.1静磁场的基本方程及边值关系

4.1.1静磁场的基本方程

4.1.2磁矢势及微分方程

4.1.3边值关系

4.1.4静磁场能量

*4.1.5AB效应

4.2磁标势及定解问题

4.2.1磁标势

4.2.2磁标势的微分方程

4.2.3磁标势的边值关系

4.3磁多极矩

4.3.1矢势的多极展开

4.3.2磁偶极矩的场和磁标势

4.3.3小区域内电流分布在外磁场的能量

*4.4超导体的电磁特性

4.4.1零电阻现象和完全抗磁性现象

4.4.2超导体中电磁场基本方程

4.4.3超导体的应用

*4.5科技前沿： 静磁场诱导的低维材料量子磁输运

*4.6思政教育： 静态场中的对称性思想

本章小结

习题4

第5章电磁波的辐射

5.1电磁场的矢势和标势

5.1.1用势描述电磁场

5.1.2规范变换和规范不变性

5.1.3达朗贝尔方程

5.2推迟势

5.2.1达朗贝尔方程的解——推迟势

5.2.2推迟势的物理意义

5.3偶极子辐射

5.3.1辐射场的一般公式

*5.3.2推迟势的多极展开

5.3.3电偶极辐射和磁偶极辐射

5.3.4辐射能流角分布——方向性函数

5.3.5辐射功率、辐射电阻

5.4电四极辐射

5.4.1高频电流分布的电四极矩

5.4.2电四极辐射

5.5天线辐射

5.5.1天线上的电流分布

5.5.2短天线的辐射

5.5.3半波天线

5.5.4天线阵

*5.6电磁波的衍射

5.6.1衍射问题

5.6.2基尔霍夫公式

5.6.3小孔衍射

*5.7科技前沿1： 散射相消原理及应用

*5.8科技前沿2： 低维材料电磁波辐射下的非线性效应

*5.9思政教育： 团体精神、“抓大放小”思想

本章小结

习题5

第6章电磁波的传播

6.1平面电磁波在理想介质中的传播

6.1.1理想介质中电磁波的波动方程及其解

6.1.2平面电磁波的传播特性

6.1.3电磁波的极化

6.1.4均匀平面电磁波的主要性质

6.1.5双负电磁参数介质中的均匀平面电磁波

6.2均匀平面电磁波在有耗介质中的传播

6.2.1有耗介质中的电磁参数

6.2.2均匀平面电磁波在有耗介质中的传播

6.2.3导电介质中传播的均匀平面波

6.2.4趋肤效应和穿透深度

6.3平面电磁波在介质分界面上的反射与折射

6.3.1反射定律与折射定律

6.3.2反射系数和透射系数(菲涅耳公式)

6.3.3全反射

6.3.4正入射

*6.3.5负折射和零折射

6.4电磁波在导体表面上的反射与折射

6.4.1斜入射和正入射

6.4.2驻波

*6.4.3金属界面的表面波： SPP

6.5波导和谐振腔

6.5.1高频电磁能量的传输

6.5.2金属导体的边界条件

6.5.3矩形波导中的电磁波

6.5.4谐振腔

*6.6科技前沿1： 零折射率超材料波导加载系统中电磁波的传播特性

6.6.1模型及理论推导

6.6.2仿真及分析

*6.7科技前沿2： 左手材料的奇异特性

6.7.1左手材料的基本特性

6.7.2左手材料的实现

6.7.3左手材料的应用领域

*6.8科技前沿3： 光子晶体

6.8.1电磁波通过多层介质的反射与透射

6.8.2一维光子晶体中的布洛赫波及其能带结构

6.8.3光子晶体的应用

*6.9思政教育： “左手材料”的实现带给我们的启示

本章小结

习题6

第7章运动系统的电磁场

7.1洛伦兹变换

7.1.1狭义相对论的实验基础

7.1.2狭义相对论的两个基本假设

7.1.3洛伦兹变换

7.2狭义相对论的时空理论

7.2.1四维间隔不变性

7.2.2闵可夫斯基四维空间

7.2.3狭义相对论的几个重要结论

7.2.4速度变换公式

7.3电磁理论的相对论不变性

7.3.1电荷守恒定律的四维形式

7.3.2达朗贝尔方程和洛伦兹条件的四维形式

7.3.3电磁场张量及电磁场变换

7.3.4电磁场的内在联系

*7.4相对论力学

7.4.1四维动量矢量

7.4.2静止质量和运动质量

7.4.3质能关系式

7.4.4相对论力学方程

7.4.5电磁场的物质性和经典电磁理论的适用范围

7.4.6经典电动力学的局限性

*7.5运动带电粒子的势和辐射电磁波

7.5.1任意运动带电粒子的势

7.5.2偶极辐射

7.5.3任意运动带电粒子的电磁场

*7.6高速运动带电粒子的辐射

7.6.1高速运动带电粒子的辐射功率

7.6.2角分布

*7.7科技前沿： 相对论性费米子体系量子输运的电磁场调控

*7.8思政教育： 科学精神——近代物理建立给我们的启示

本章小结

习题7

部分习题参考答案

附录

参考文献