前言

“电磁场与电磁波”为电磁场理论的核心知识单元，也是电磁工程、射频与微波网络、天线技术、微波电路与器件等领域的基础知识单元。该书在编写过程中，紧密围绕电子信息类专业培养目标和要求、电子信息类专业知识体系的内涵和规律，遵循教学和认识规律，体现“知识、能力、素质”协调发展的原则，注重创新意识的培养，以适应电子信息科学领域的发展趋势。

本书凝聚了编者多年从事“电磁场与电磁波”教学的心得体会，在编写过程中突出数学方法与物理概念的融合，采用归纳法、比拟法、演绎法等，便于学生理解和掌握电磁场与电磁波的知识，培养分析和解决复杂电磁工程问题的能力； 对重点和难点问题作了通俗化处理，在概念、规律及定律的阐释，以及解题方法上均有独到之处。例如，赋予“三度”、边界条件、镜像法、电磁辐射过程等形象的物理描述，提出了“追赶法”与“不等式法”等对电磁波极化和波导模式进行分析，以相位为纽带理解电磁波的性质和电磁能量传播过程等； 在内容组织上，对知识脉络、重要公式、基本定理、经典实例等逐次展开、依次剖析，使学生循序渐进地提高认识水平，提升理解层次。

本书的主要内容不仅包括主教材对应的内容提要、重点与难点分析、习题解答等，还针对经典的例题和典型考研试题进行剖析。旨在帮助学生掌握该门课程的主要内容，对前后知识融会贯通，掌握重点、突破难点； 掌握典型电磁问题的基本分析思路和方法，掌握解题技巧，提高解题能力。所选题目均来自经典实例、著名高校的考试真题，具有很强的代表性，能够满足学生复习的需求。可以帮助考生在短期内更好地掌握该课程的内容，提高对电磁场理论的应用能力。

本书共分9章，每章包括内容提要及学习要点、典型例题分析、主教材习题解答、典型考研试题分析等四部分。第1章介绍常用正交坐标系和矢量分析，重点分析通量、环量、方向导数，以及标量场的梯度、矢量场的散度和旋度的定义及其计算，介绍亥姆霍兹定理的内容及其应用。第2章介绍静态电场的基本方程及其性质，重点分析静电场与恒定电场基本方程的积分和微分形式及其应用，使读者掌握静态电场的边界条件，介质的极化，电位、电场能量及电场力的计算等； 第3章介绍恒定磁场的基本方程及其性质，重点分析恒定磁场的基本方程的积分和微分形式，使读者掌握恒定磁场的边界条件、介质的磁化、矢量磁位、电感、磁场能量及磁场力的计算等； 第4章介绍静态场的边值问题，重点分析镜像法与分离变量法的应用，使读者掌握利用镜像法、分离变量法求解典型电磁问题的规律； 第5章介绍麦克斯韦方程组，重点分析时变电磁场的性质和变化规律，使读者掌握麦克斯韦方程组及交变场位的求解，电磁场的复数形式、电磁能量密度、能流密度矢量等的物理意义与计算等； 第6章介绍平面电磁波在无界媒质中的传播，重点分析平面波的性质、波动的本质，使读者掌握电磁波基本参数的物理意义与表达式、电磁波的极化、平面波在良介质及良导体中的传播特性、趋肤效应、功率损耗等； 第7章分析电磁波在理想导体表面、理想介质分界面的反射和折射，重点分析入射空间及折射空间场的分布规律及性质，使读者掌握反射、折射的含义及行波、驻波的概念及能量分配，全反射和全折射现象的物理意义等； 第8章介绍导行电磁波的种类，重点分析电磁波在矩形波导的传播特性，使读者掌握波导的截止参数和传播特性参数、同轴线与常用导波系统的主要特点、谐振腔的工作原理等； 第9章介绍电磁波的辐射，重点分析电流元、偶极天线的辐射特性，近场区与远场区划分及特点，使读者理解天线基本参数及应用等。

本书由张洪欣、沈远茂、杨晨编写，其中张洪欣编写了各章的内容提要及学习要点、典型例题分析、典型考研试题分析等部分，以及第5章、第8章、第9章的主教材习题解答，并完成统稿； 沈远茂编写了第2章、第6章、第7章的主教材习题解答，杨晨编写了第1章、第3章、第4章的主教材习题解答，并对全书习题进行了校订。

本书修订了第1、2、3版存在的错误与不当之处，增编了典型例题分析和关键知识点解析。

本书的出版得到了北京邮电大学电子工程学院及清华大学出版社的大力支持，在此一并表示诚挚的感谢。

限于编者学识有限，书中难免存在一些缺点、疏漏和不足，敬请广大读者批评指正。

编者

2024年3月于北京邮电大学