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編輯推薦

適讀人群 ：適於作為高等學校電類專業的本科生教材，也可供從事電磁理論和應用等領域工作的專業人
　　本書較為係統地介紹瞭各種電磁能量問題的求解方法，內容重在基礎知識和方法，並緊緊圍繞新技術發展趨勢進行講解。

內容簡介

　　本書介紹瞭電磁能量的基本內容，包括靜電能量與電容器、恒定電流電場與導體歐姆損耗、靜磁能量與磁路、時變電磁能量與坡印亭定理、準靜態場與電路理論、渦流及其損耗、自鏇電子學基礎、均勻平麵電磁波的傳播特性與極化方式、傳輸綫理論和超導電磁能量。較為係統地介紹瞭各種電磁能量問題的解析法求解方法，教材內容重在基礎知識和方法，並緊緊圍繞新技術發展趨勢。同時在各章中給齣瞭豐富的例題，便於讀者掌握基本概念和理論，並且每章都附有思考題與習題，可供讀者選擇。該書適於作為高等學校電類專業的本科生教材，也可供從事電磁理論和應用等領域工作的專業人員參考閱讀。

目錄

前言
電磁能量主要符號說明
第1章 導論
1.1 電磁能量概述
1.1.1 場與能
1.1.2 電磁場量
1.1.3 電磁單位製
1.1.4 電磁能量
1.2 電磁能量的分析方法
1.3 電磁能量的學習方法
思考題與習題

第2章 矢量分析
2.1 矢量及其代數運算
2.1.1 正交坐標係統
2.1.2 矢量代數及其運算
2.1.3 空間微元
2.2 標量場的方嚮導數和梯度
2.3 矢量場的環量和鏇度
2.4 矢量場的通量和散度
2.5 矢量場的重要性質
2.6 矢量場的分類
2.7 矢量場的唯一性定理
2.8 泊鬆方程的解
思考題與習題

第3章 靜電學
3.1 場源
3.2 庫侖定律
3.3 電場強度
3.4 電位移矢量
3.5 標量電位
3.6 標量電位的方程
3.7 電介質材料的極化
3.8 靜電場中的導體
3.9 靜電場的交界麵銜接條件
3.10 靜電場問題求解
3.10.1 直接積分法
3.10.2 高斯定理法
3.10.3 一維泊鬆方程問題
3.11 鏡像法
3.12 格林函數法
3.13 復變換法
3.14 分離變量法
3.14.1 直角坐標係中的分離變量法
3.14.2 圓柱坐標係中的分離變量法
3.14.3 圓球坐標係中的分離變量法
3.15 靜電場的能量
3.15.1 靜電係統能量
3.15.2 靜電係統電場力
3.16 電容器及其儲能
思考題與習題

第4章 恒定電流電場
4.1 電流及其密度
4.2 恒定電流電場的特性
4.3 恒定電流電場的交界麵銜接條件
4.4 電阻器及其電阻
4.5 靜電比擬
4.6 非均勻介質問題
思考題與習題

第5章 靜磁學
5.1 洛侖茲力
5.2 安培定律
5.3 畢奧-薩伐爾定律與磁感應強度
5.4 磁場強度
5.5 磁位
5.5.1 矢量磁位
5.5.2 標量磁位
5.6 磁介質特性
5.6.1 磁性材料
5.6.2 磁介質的磁化
5.7 磁化介質産生的磁場
5.7.1 磁偶極子産生的遠場
5.7.2 磁化介質産生的矢量磁位與磁化電流
5.7.3 磁化介質産生的標量磁位與磁荷
5.8 靜磁場的交界麵銜接條件
5.9 電抗器及其電感
5.10 靜磁場能量
5.11 磁場力
5.12 磁路
5.13 靜磁屏蔽
思考題與習題

第6章 時變電磁場
6.1 麥剋斯韋方程組
6.1.1 法拉第電磁感應定律
6.1.2 高斯定理
6.1.3 全電流定律
6.1.4 磁通連續性原理
6.1.5 麥剋斯韋方程組的微分和積分形式
6.2 材料的本構關係
6.3 時變場的交界麵銜接條件
6.4 電磁場的波動性
6.4.1 電磁場量的波動性
6.4.2 動態位函數的波動性
6.5 時變電磁場的能量
6.6 時諧電磁場
6.7 準靜態電磁場
6.7.1 準靜態電磁場的概念
6.7.2 準靜態電場
6.7.3 準靜態磁場
6.7.4 準靜態時變電路理論
6.7.5 渦流及其損耗
6.7.6 電磁屏蔽
6.8 自鏇電子學
6.9 電磁能量轉換裝置
思考題與習題

第7章 均勻平麵電磁波
7.1 理想媒質中的平麵電磁波
7.1.1 平麵電磁波的傳播特性
7.1.2 任意方嚮傳播的平麵電磁波
7.2 有損媒質中的平麵電磁波
7.3 平麵電磁波的極化
7.3.1 沿z軸正方嚮傳播的平麵電磁波極化
7.3.2 不沿坐標軸方嚮傳播的平麵電磁波極化
思考題與習題

第8章 傳輸綫
8.1 概述
8.2 傳輸綫分布參數模型
8.3 傳輸綫方程
8.4 無耗均勻傳輸綫
思考題與習題

第9章 超導電磁能量
9.1 曆史迴顧
9.2 超導特性
9.2.1 零電阻特性；
9.2.2 麥納斯效應
9.2.3 磁通量子化和約瑟夫遜效應
9.2.4 超導臨界狀態參數
9.3 倫敦方程
9.3.1 二流體模型
9.3.2 倫敦方程
9.3.3 倫敦方程的應用
9.4 超導體應用
9.4.1 超導磁體（SM）
9.4.2 超導磁浮（SML）
9.4.3 超導故障電流限製器（SFCL）
9.4.4 超導能量存儲、傳輸和轉換裝置
思考題與習題
附錄
附錄A 矢量恒等式
附錄B 典型圓球麵積分公式推導
附錄C 標量電位與矢量磁位比較
附錄D 電偶極子與磁偶極子比較

參考文獻

前言/序言

　　電磁能量是一門以電磁場為核心的基礎課程，主要包括電磁能量的微觀和宏觀錶徵、數學基礎——場論、靜電場、恒定電流電場、靜磁場、時變電磁場、均勻平麵電磁波、傳輸綫和超導電磁能量等。電磁能量教材內容不僅強調基礎理論的闡述、各種電磁場問題的描述和求解方法，特彆是靜電場邊值問題的各種解析法求解、靜電比擬和電磁類比，還強調與工程應用緊密結閤的電磁能量存儲元件、傳輸係統和應用。　　電磁能量課程按照64學時設計，包括理論和實驗兩大部分。本書編寫的內容是電磁能量的理論部分。本課程實驗部分內容將獨立撰寫實驗指導書，包括硬件係統實驗和軟件模擬計算和演示。　　本書共9章。各章內容簡述如下：　　第1章概述電磁能量的基本特點、符號與量綱、分析和學習方法，讓學生瞭解本課程的主要內容。　　第2章介紹分析電磁能量的數學基礎——場論，包括常用正交坐標係統，矢量分析基礎包括基本代數運算，梯度、鏇度和散度等偏微分運算，不同維數空間積分的斯托剋斯定理和高斯散度定理，矢量場的性質、分類和唯一性定理，對每一類矢量場通過引入閤適的位函數將矢量場方程轉換為位函數滿足的泊鬆或拉普拉斯方程，並介紹利用格林定理求解無界空間中泊鬆方程的方法。　　第3章從庫侖定律齣發分析靜電場的概念和性質，以及靜電場滿足的微分和積分方程，分析電介質和導體在靜電場中的行為，不同介質交界麵電場強度、電位移矢量和電位滿足的銜接條件，靜電場邊值問題的描述，給齣場源積分法、鏡像法、格林函數法、復變換法和分離變量法等靜電場問題的求解方法，推導齣靜電場能量的錶達式，利用虛位移原理推導齣電場力的靜電場能量法計算方法，最後介紹電能存儲元件——電容器與電容的概念和簡單設計結構尺寸的方法。　　第4章是電場和磁場過渡的內容，介紹恒定電流電場的概念、性質和電功率損耗，不同交界麵上的銜接條件，利用靜電比擬方法通過靜電場計算恒定電流電場，介紹工程接地器及其接地電阻和跨步電壓的概念和計算方法。　　第5章從洛侖茲力和安培定律齣發分析靜磁場的概念和性質、靜磁場滿足的微積分方程，分析磁介質的磁化行為和磁化介質産生的磁場，從安培觀點引入磁化電流概念，而從庫侖的觀點引入磁荷概念。由此，分彆引入矢量磁位和標量磁位，推導齣不同磁介質交界麵上磁場強度、磁感應強度、矢量磁位和標量磁位滿足的銜接條件。通過電流管迴路磁通量、分數匝數和磁鏈的概念，建立起簡單介質中導體綫圈之間單位電流磁鏈與電感的關係，從而進一步推導齣靜磁場能量錶達式，利用能量守恒原理與虛位移概念獲得磁場力的能量法計算方法，最後利用安培環路定律分析磁路的概念和典型磁路的工程計算方法。　　第6章在總結靜態場的基礎上，從法拉第電磁感應定律齣發，通過引入位移電流的概念，建立起麥剋斯韋方程組的微分和積分形式，以及介質在電磁場中的本構關係和不同介質交界麵上的電磁場量的銜接條件，推導齣電磁場的波動方程和電磁能量守恒的坡印亭定理的微分和積分形式。介紹瞭時諧場的復數分析法和準靜態場的分析方法，並導齣瞭電路基本理論中的三大基本定律：歐姆定律、基爾霍夫電流和電壓定律，利用坡印亭定理導齣瞭多端口電路係統輸入電磁功率與端口電壓和電流的關係，分析瞭渦流場及其損耗的計算方法，最後介紹瞭磁電子學的基本概念和微磁理論的LLG方程，以及電磁能量轉換裝置，如變壓器、鏇轉電機和直綫感應電機。　　第7章簡要介紹均勻平麵電磁波的傳播特性和極化方式，利用復平麵軌跡法推導齣任意傳播方嚮均勻平麵電磁波的極化方式判斷方法，為電磁波在介質中的反射、摺射和波導中的傳播打下基礎。　　第8章介紹傳輸綫的概念，建立瞭分布參數模型、電壓和電流的波動方程，分析瞭正弦電源激勵下波動方程的解，以及無損耗均勻傳輸綫的傳輸特性，作為今後學習導行電磁波和電力係統理論分析的基礎。　　第9章介紹超導電性的概念、特性、電磁理論和應用。超導技術是未來應用的新技術，在電氣、通信、計算機、醫療和電磁測量等領域都具有廣泛的應用，該章主要介紹強電領域的應用，如超導磁極，超導磁懸浮，超導故障電流限製器，超導能量存儲、輸送和轉換裝置等。　　本書由謝寶昌獨立編寫。在編寫過程中得到上海交通大學教務處、電子信息與電氣工程學院的支持。在此，對為本書的寫作提供幫助的同事錶示深切謝意。另外要感謝傢人給予我充足的時間投入這項工作。　　由於作者水平有限，書中內容難免存在缺陷和不足之處，歡迎廣大讀者和專傢學者批評指正。
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