正弦电磁场中文(高等电磁场理论).pdf

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正弦电磁场中文(高等电磁场理论),为高等电磁场理论的中文翻译版本。对于学习电磁场理论具有重要的参考价值。
目录 5-3徑向波导 自自D自最。 血。省 224 5-4圓柱形諧振腔 ● 230 5-5其他导引波 234 5-6柱面波的源 241 5-7二雅輻射 246 5-8波的变换 ∴……248 5-9阆柱的散射… 辛·◆ ……………251 5-10劈的散射 256 5-11三雜輻射 261 5-12圓筒上的孔隙 264 5-13劈上的孔陈 269 可題 ……………274 第六章球面波函数…… ∴286 6-1波数 286 6-2球形諧振腔 291 6-3正交关系……… 296 6-4空開作为波导 ●●●◆鲁●p ∴…299 6-5共他铿向波导 …303 66其他諧振腔 ………………307 6-7球面波的源 6-8波的变換 ●曹看·春●··●章鲁·要 312 6-9球的散射 鲁◆鲁自喜 ●鲁■■罪 中鲁··自●p春音着自p 315 6-10偶极子和导电球 321 6-11球的孔隊 324 6-12圓錐面之外的場 ∵…………………326 6-13最大天幾增盆… 330 335 第七章微扰法及变分法 ■息自qD鲁 343 7-1引营………………… 343 7-2諧振腔壁的徼扰……… 344 7-3諧振腔材料的黴扰 348 7-4.波导的徼扰… D自 353 7-5諧振腔的稳定公式 369 Vi 目录 7-6里程序 ·卓··日····自·●·自·· 366 7-7反应概念… ·D·t·●,···● 368 7-8波导的稳定公式… ·各·音d暴。。··。·。·······自■自萨鼻b·P 373 7-9阻抗的稳定公式 酯p量P画曹 p自·●·号鲁 377 7-10散射的稳定公式 383 7-11介质障碍物的散射 ∴391 7-12孔隙傅輸 鲁·鲁 394 ●●命命。。·。●●●●4●鲁口@鲁■■着自卓自身·音自 自·鲁音 …400 第八章微波朗絡… 413 8-1柱形波导… 鲁鲁↓鲁●鲁鲁鲁 413 82波导中的模式展开……… 背p鲁看看 422 83网絡概念 …424 84一口网絡 ……426 8-5二口网絡 ∴………431 8-6波导中的障碍物 435 8-7波导中的柱体… 鲁。·。着··D。● 440 88波导中的小障碍物 。●●。聊●· ∴……446 8-9波导中的膜片 ∴……448 10波导接头 454 811波导的債电 458 8-12孔隙激励 國南鲁 ·D最凸·bd看 …………462 8-13諧振塍中的模式展开 466 8-14諧振腔中的探針………………………………468 8-16諧振腔的孔隊耦合 习題 474 附录……………………………………………………482 A.矢量分析 看·自·t·●··D···.·······自。·······日s。曲命·自自。咱备● 482 B.复数介电常数 487 C.傅里叶殺数与积分 ………492 D.貝塞尔函数 ……495 .勒让德函数…… 500 参考书自录 …507 作者索引……………………………………………………510 名詞索引 511 章 基本概念 1-1引营 本书討論的主題是随时間作正弦型变动的电磁現象(也就是 以后所謂交流現象)的理論和分析.本章将介船基本概念,作为学 习的基础.这里假定讀者对电磁場理論以及电路理論已糨有某种 程度的熟习.附录A簡逃了所需的矢量分析概念 这里将从“宏观”的观点来观察电磁現象,那就是幾性尺寸大 于原子尺寸,而电荷的大小則大于原子的电荷,这样就允許不計 物质及电荷的粒状結构.这里假定一切物质对观察者而营都是静 止的.这里对电磁場相联系的机械力未予討論 全书朵用合理化米·千克·秒·庫单位制.在此单位制中, 长度的单位是米,质量的单位是千克,时間的单位是秒,而电荷的 单位是庫倫.这些单位将作为基本单位.其他各种量的单位都随 基本单位的选擇而定,称为从属单位.米·千克·秒·庫单位制 特别方便,因为其中的电单位和笑际应用的那些电单位是相同 的 这里对学习所需的概念只不过是許多电磁場概念之中的少数 几个.这里将从熟习的麦克斯韦方程开始,按照需要而使其特殊 化,这里还将引用更为方便的新符号和命名.这些改革大部分是 交流电路概念的扩展 2 第一章基木概念 1-2基水方程 普通的电磁場方程是以六种量表示的.这些量是 曷,称为电强度(伏/米); 3,称为磁强度(安/米); 分,称为电通痊度(庫/米2); ,称为磁通密度(韦/米2); ,称为电流密度(安/米2); q,称为电荷密度(庫/米3) 无論何处如果一个量是一連籟函数井有渾籟的导数,就称此量是 良态的无諭何处如果上面的那些量是良态的,們就服从麦克斯 韦方程 S=0 at (1-1) a-+8;·$=9 这些方程包括了表示电荷守恒的殺性方程 at (1-2) 的合义,应注意,各种矢量朵用黑花体字母,因为在1-7节中将引 进为复数量保留的黑正体字母 同方程粗(1-1)中每一式相对应的是麦克斯韦方程的积分形 式 8·dl ●ds -cs=0 ra-t小a:小0 (1-3) 这些方程实际上比方程租(-1)更为一般化,因为它們已不再要求 各种量都是良态的.在第一纵行的方程中,根据一般习慣使d按 1-2葚本方程 右手定則环辘d,如图1-1所示,在后一级行的方程中,照习慣 使姐表示从一封閉面向外指,如图1-2所示.幾积分符号上的圓 表明一閉合圍面积分符号上的圓表明一封閉面.式(上2)的积 分形式是 乐·ds= (1-4) 式中宋用同样的习慣,这是电荷守恒定律应用于某一区域的数 学說明 d di 图1-1在开面上的d及d 图1-2在封閉面上的d 这里将朵用場量这名制描泷以上所討論的各量,每一場量相 联系的有一电路量或积分量.这些电路量是 ℃,称为电压(伏) ,称为电流(安) q,称为电荷(庫) ψ,称为磁通(韦) ψ°,称为电通(庫); u,称为碰势(安) 各埸量和各电路量的明确关系可总精如下: 0=8d;ψ 8.ds N·;ψ n0;%=|3dl 第—一章基本骺念 所有电路量都是代数量,而表明們时就要求一定的参据条件 对“錢积分”量,如电歷,习慣是将积分途徑的超点作为正参据,如 图1-3所示.对“面积分”量,如电流,习慣是取d的方向作为正 参据,如图1-4所示.电荷是正电荷量减去負电荷量的一种“脊 量”值 图1-8电压的习惯参据 图1-4电流的习慣参据 这里将称式(1-1)至(1-4)为場方程,因在其中所出現的一切 量都是場量.用电路量所写成的对应方程,称为电路方程.式 (1-8)普通写成摄和电路的泥合形式: 8●dl d G s·d8=0; 5xn-+6;小 Ads=4. 同样连额性方程的場和电路的混合形式是 d 3ds de dt (1-7) 最后,各式也能全部用电路量写成,在这种情,将用∑表示一 积分量在一閉合圍幾上的总和,或表示一面积分量在一封閉面 上的总和.朵用这种符号时,式(1-6)的电路形式是 d 2 ∑ψ=0; du° =t+2;Σψ=g. 而式(17)的电路形式是 3粗成关系 叉=- (1-9) 应該注意的是,式(1-8)中的第一式就是克希荷夫电压定律的概括 形式,而式(1-9)就是克希荷夫电流定律的概括形式 根据以上的簡賂叙泷可見,一項单一的物理概念能用萨多数 学形式来表示理解概念对方程的記忆有莫大的帮助.这些概念的 广泛逃,对导論性的教材当属更为适当,这里只簡单說明一下 現在可考虑方程租(1-1),(1-8),(1-6)及(1-8).每一方程粗的第 式基本上就是法拉第感应定律.它說明变动磁通将在圍繞它的 途徑中感应出一电压.每一方程粗的第二式基本上就是安培电流 定律扩展到随时間而变动的情况.它是磁强度和磁势的一种不完 整定义.每一方程粗的第三式說明磁通无“碰通源’,也就是磁通 秘3沒有始点,也沒有修点,每一方程粗的第四式就是高斯定律, 說眀电通錢⑩开始于电荷,止于电荷.它基本上是电通的不完 整定义.最后,式(1-2),(1-4),(1-7)及(1-9)都是电荷守恒定 律的各种形式.它們說明电荷既不能产生,也不能滄灭,而只能傅 輸.电流幾必須开始和止于电荷密度增加或减少之点 18租成关系 对于場所存在媒质,除1-2节所列方程之外,还需要能說明媒 质特性的方程.这里将以8及所及的区域作为电磁場来考虑, 井将以8及孔来表示,奶及哥,下列一般形式的方程称做粗成 关系 (8,T) 3=83(6,t) (1-10) 哥(8,) 这些方程的明确形式能靠笑驗求得,或从徼观的考虑导出 自由間这一名詞将用来指属容或同属空基本上有同样特性 第一耸基水概念 的任何其他媒质(如空气。在自由空閭内,租成关系取特别簡单 的形式: =808; 8=K03; (1-11) 5=0 式中,Eo是冥空的电容率或介电常数;o是空的感应率或磁导 率.根据場方程所得的数学精果,在自由容間内电磁扰动的傳播 速度是(eok0),光的本性是电磁的,此速度也称之为光速c,測 出的光速是 =299790×109≈8×10米/秒 (1-12) 选定8或A后,就能按照方程定出一种电磁单位制。按照国际 規定,对米·克秒·庫单位制,μ的值选擇为 J0=4×10-7享/米 (1-13) 于是根据式(1-12),对米·千克秒·庫单位制有 8o=8.854×10-12 1 中36z×10→法/米 (1-14) 在某些条件之下,許多材料的組成关系变为箭单的比例.这样的 物质具有簡单的慈性关系,而簡称之为簡单物质.于是在单物 质中 e&; =p03 (1-15) =曷 式中,同自由空間情兄一样,8称做媒质的电容率;A称做媒质的 感应率.参量σ称做媒质的电导率.事先已对式(1-15)提出限制 性的說明即“在某些条件之下”成立,如果8或孔很大,或如果 8或的时間导数很大,它們就可能不成立 物质常按其σ,8和L的值分类.有大σ值的材料称做导体, 而有小a值的那些材料称做綠体或介质.为分析方便起見,常

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