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编辑推荐

适读人群 ：适于作为高等学校电类专业的本科生教材，也可供从事电磁理论和应用等领域工作的专业人
　　本书较为系统地介绍了各种电磁能量问题的求解方法，内容重在基础知识和方法，并紧紧围绕新技术发展趋势进行讲解。

内容简介

　　本书介绍了电磁能量的基本内容，包括静电能量与电容器、恒定电流电场与导体欧姆损耗、静磁能量与磁路、时变电磁能量与坡印亭定理、准静态场与电路理论、涡流及其损耗、自旋电子学基础、均匀平面电磁波的传播特性与极化方式、传输线理论和超导电磁能量。较为系统地介绍了各种电磁能量问题的解析法求解方法，教材内容重在基础知识和方法，并紧紧围绕新技术发展趋势。同时在各章中给出了丰富的例题，便于读者掌握基本概念和理论，并且每章都附有思考题与习题，可供读者选择。该书适于作为高等学校电类专业的本科生教材，也可供从事电磁理论和应用等领域工作的专业人员参考阅读。

目录

前言
电磁能量主要符号说明
第1章 导论
1.1 电磁能量概述
1.1.1 场与能
1.1.2 电磁场量
1.1.3 电磁单位制
1.1.4 电磁能量
1.2 电磁能量的分析方法
1.3 电磁能量的学习方法
思考题与习题

第2章 矢量分析
2.1 矢量及其代数运算
2.1.1 正交坐标系统
2.1.2 矢量代数及其运算
2.1.3 空间微元
2.2 标量场的方向导数和梯度
2.3 矢量场的环量和旋度
2.4 矢量场的通量和散度
2.5 矢量场的重要性质
2.6 矢量场的分类
2.7 矢量场的唯一性定理
2.8 泊松方程的解
思考题与习题

第3章 静电学
3.1 场源
3.2 库仑定律
3.3 电场强度
3.4 电位移矢量
3.5 标量电位
3.6 标量电位的方程
3.7 电介质材料的极化
3.8 静电场中的导体
3.9 静电场的交界面衔接条件
3.10 静电场问题求解
3.10.1 直接积分法
3.10.2 高斯定理法
3.10.3 一维泊松方程问题
3.11 镜像法
3.12 格林函数法
3.13 复变换法
3.14 分离变量法
3.14.1 直角坐标系中的分离变量法
3.14.2 圆柱坐标系中的分离变量法
3.14.3 圆球坐标系中的分离变量法
3.15 静电场的能量
3.15.1 静电系统能量
3.15.2 静电系统电场力
3.16 电容器及其储能
思考题与习题

第4章 恒定电流电场
4.1 电流及其密度
4.2 恒定电流电场的特性
4.3 恒定电流电场的交界面衔接条件
4.4 电阻器及其电阻
4.5 静电比拟
4.6 非均匀介质问题
思考题与习题

第5章 静磁学
5.1 洛仑兹力
5.2 安培定律
5.3 毕奥-萨伐尔定律与磁感应强度
5.4 磁场强度
5.5 磁位
5.5.1 矢量磁位
5.5.2 标量磁位
5.6 磁介质特性
5.6.1 磁性材料
5.6.2 磁介质的磁化
5.7 磁化介质产生的磁场
5.7.1 磁偶极子产生的远场
5.7.2 磁化介质产生的矢量磁位与磁化电流
5.7.3 磁化介质产生的标量磁位与磁荷
5.8 静磁场的交界面衔接条件
5.9 电抗器及其电感
5.10 静磁场能量
5.11 磁场力
5.12 磁路
5.13 静磁屏蔽
思考题与习题

第6章 时变电磁场
6.1 麦克斯韦方程组
6.1.1 法拉第电磁感应定律
6.1.2 高斯定理
6.1.3 全电流定律
6.1.4 磁通连续性原理
6.1.5 麦克斯韦方程组的微分和积分形式
6.2 材料的本构关系
6.3 时变场的交界面衔接条件
6.4 电磁场的波动性
6.4.1 电磁场量的波动性
6.4.2 动态位函数的波动性
6.5 时变电磁场的能量
6.6 时谐电磁场
6.7 准静态电磁场
6.7.1 准静态电磁场的概念
6.7.2 准静态电场
6.7.3 准静态磁场
6.7.4 准静态时变电路理论
6.7.5 涡流及其损耗
6.7.6 电磁屏蔽
6.8 自旋电子学
6.9 电磁能量转换装置
思考题与习题

第7章 均匀平面电磁波
7.1 理想媒质中的平面电磁波
7.1.1 平面电磁波的传播特性
7.1.2 任意方向传播的平面电磁波
7.2 有损媒质中的平面电磁波
7.3 平面电磁波的极化
7.3.1 沿z轴正方向传播的平面电磁波极化
7.3.2 不沿坐标轴方向传播的平面电磁波极化
思考题与习题

第8章 传输线
8.1 概述
8.2 传输线分布参数模型
8.3 传输线方程
8.4 无耗均匀传输线
思考题与习题

第9章 超导电磁能量
9.1 历史回顾
9.2 超导特性
9.2.1 零电阻特性；
9.2.2 麦纳斯效应
9.2.3 磁通量子化和约瑟夫逊效应
9.2.4 超导临界状态参数
9.3 伦敦方程
9.3.1 二流体模型
9.3.2 伦敦方程
9.3.3 伦敦方程的应用
9.4 超导体应用
9.4.1 超导磁体（SM）
9.4.2 超导磁浮（SML）
9.4.3 超导故障电流限制器（SFCL）
9.4.4 超导能量存储、传输和转换装置
思考题与习题
附录
附录A 矢量恒等式
附录B 典型圆球面积分公式推导
附录C 标量电位与矢量磁位比较
附录D 电偶极子与磁偶极子比较

参考文献

前言/序言

　　电磁能量是一门以电磁场为核心的基础课程，主要包括电磁能量的微观和宏观表征、数学基础——场论、静电场、恒定电流电场、静磁场、时变电磁场、均匀平面电磁波、传输线和超导电磁能量等。电磁能量教材内容不仅强调基础理论的阐述、各种电磁场问题的描述和求解方法，特别是静电场边值问题的各种解析法求解、静电比拟和电磁类比，还强调与工程应用紧密结合的电磁能量存储元件、传输系统和应用。　　电磁能量课程按照64学时设计，包括理论和实验两大部分。本书编写的内容是电磁能量的理论部分。本课程实验部分内容将独立撰写实验指导书，包括硬件系统实验和软件模拟计算和演示。　　本书共9章。各章内容简述如下：　　第1章概述电磁能量的基本特点、符号与量纲、分析和学习方法，让学生了解本课程的主要内容。　　第2章介绍分析电磁能量的数学基础——场论，包括常用正交坐标系统，矢量分析基础包括基本代数运算，梯度、旋度和散度等偏微分运算，不同维数空间积分的斯托克斯定理和高斯散度定理，矢量场的性质、分类和唯一性定理，对每一类矢量场通过引入合适的位函数将矢量场方程转换为位函数满足的泊松或拉普拉斯方程，并介绍利用格林定理求解无界空间中泊松方程的方法。　　第3章从库仑定律出发分析静电场的概念和性质，以及静电场满足的微分和积分方程，分析电介质和导体在静电场中的行为，不同介质交界面电场强度、电位移矢量和电位满足的衔接条件，静电场边值问题的描述，给出场源积分法、镜像法、格林函数法、复变换法和分离变量法等静电场问题的求解方法，推导出静电场能量的表达式，利用虚位移原理推导出电场力的静电场能量法计算方法，最后介绍电能存储元件——电容器与电容的概念和简单设计结构尺寸的方法。　　第4章是电场和磁场过渡的内容，介绍恒定电流电场的概念、性质和电功率损耗，不同交界面上的衔接条件，利用静电比拟方法通过静电场计算恒定电流电场，介绍工程接地器及其接地电阻和跨步电压的概念和计算方法。　　第5章从洛仑兹力和安培定律出发分析静磁场的概念和性质、静磁场满足的微积分方程，分析磁介质的磁化行为和磁化介质产生的磁场，从安培观点引入磁化电流概念，而从库仑的观点引入磁荷概念。由此，分别引入矢量磁位和标量磁位，推导出不同磁介质交界面上磁场强度、磁感应强度、矢量磁位和标量磁位满足的衔接条件。通过电流管回路磁通量、分数匝数和磁链的概念，建立起简单介质中导体线圈之间单位电流磁链与电感的关系，从而进一步推导出静磁场能量表达式，利用能量守恒原理与虚位移概念获得磁场力的能量法计算方法，最后利用安培环路定律分析磁路的概念和典型磁路的工程计算方法。　　第6章在总结静态场的基础上，从法拉第电磁感应定律出发，通过引入位移电流的概念，建立起麦克斯韦方程组的微分和积分形式，以及介质在电磁场中的本构关系和不同介质交界面上的电磁场量的衔接条件，推导出电磁场的波动方程和电磁能量守恒的坡印亭定理的微分和积分形式。介绍了时谐场的复数分析法和准静态场的分析方法，并导出了电路基本理论中的三大基本定律：欧姆定律、基尔霍夫电流和电压定律，利用坡印亭定理导出了多端口电路系统输入电磁功率与端口电压和电流的关系，分析了涡流场及其损耗的计算方法，最后介绍了磁电子学的基本概念和微磁理论的LLG方程，以及电磁能量转换装置，如变压器、旋转电机和直线感应电机。　　第7章简要介绍均匀平面电磁波的传播特性和极化方式，利用复平面轨迹法推导出任意传播方向均匀平面电磁波的极化方式判断方法，为电磁波在介质中的反射、折射和波导中的传播打下基础。　　第8章介绍传输线的概念，建立了分布参数模型、电压和电流的波动方程，分析了正弦电源激励下波动方程的解，以及无损耗均匀传输线的传输特性，作为今后学习导行电磁波和电力系统理论分析的基础。　　第9章介绍超导电性的概念、特性、电磁理论和应用。超导技术是未来应用的新技术，在电气、通信、计算机、医疗和电磁测量等领域都具有广泛的应用，该章主要介绍强电领域的应用，如超导磁极，超导磁悬浮，超导故障电流限制器，超导能量存储、输送和转换装置等。　　本书由谢宝昌独立编写。在编写过程中得到上海交通大学教务处、电子信息与电气工程学院的支持。在此，对为本书的写作提供帮助的同事表示深切谢意。另外要感谢家人给予我充足的时间投入这项工作。　　由于作者水平有限，书中内容难免存在缺陷和不足之处，欢迎广大读者和专家学者批评指正。

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