《工程电磁场（第2版）》第1版是根据北京市高等教育精品教材立项编写的电气工程专业教材。2006年被评为北京市高等教育精品教材。第2版于2008年列入普通高等教育“十一五”国家级规划教材。全书体现了面向工程的电磁场内容体系。第1章矢量分析与场论基础是全书的数学基础，重点介绍梯度、散度和旋度的定义、计算和运算规则。第2章～第5章分别从库仑定律、电荷守恒定律、安培定律、法拉第定律和麦克斯韦位移电流假设推导出静电场、恒定电场、恒定磁场和时变电磁场的基本方程；结合媒质的辅助方程，讨论了媒质分界面的衔接条件；最后将电磁场问题表述为边值问题。第6章探讨了边值问题的解析积分法、分离变量法和镜像法。第7章介绍了基于加权余量原理的有限元法和边界元法。第8章～第10章分别讨论了电磁场的能量、平面电磁波和电路参数计算原理。第11章介绍了电气工程中典型的电磁场问题，包括变压器的磁场、电机的磁场、绝缘子的电场、三相输电线路的T频电磁环境以及三相输电线路的电容和电感参数。
《工程电磁场（第2版）》可供普通高等学校电气工程类专业本科学生作为教材或参考书使用，也可供相关专业研究生、教师和其他科技人员参考。
经过两年的修订，《工程电磁场》第2版终于和读者见面了。新版《工程电磁场》基本保留了第1版的内容体系。在第1版中，我们提出了面向工程的电磁场教学内容体系，要使工程电磁场“名”副其实。在构建这一内容体系的过程中始终关注着工程教育的目标。将工程电磁场课程定位在电气工程专业的技术基础课和专业课之间，其作用除了传统的为专业课提供电磁场基础之外，还直接为电气工程专业提供电磁场解决方法。从实验事实出发，在电磁场三大实验定律基础上构建电磁场理论体系，即符合历史的规律又符合科学研究的逻辑。这样的体系与大学物理电磁学有相似之处。但大学物理电磁学以电磁场的积分形式方程为主要讨论对象，关注电磁场的整体性质； 而工程电磁场以微分形式的方程为主要讨论对象，关注电磁场的局部性质。二者不仅不重复，而且互为补充，相得益彰。要讨论微分形式的方程，矢量分析和场论就变得非常重要。因此本教材第1章专门介绍这一数学工具。从实验定律到电磁场原理，中间过程完全依靠严密的数学推导，这样就增加了知识的可信度，对学习和掌握这些知识起到催化作用。第2章~第4章分别讨论静电场、恒定电场、恒定磁场的基本原理和边值问题，这样有利于难点的分散，通过适当的重复，达到夯实基础的目的。第5章讨论时变电磁场，是对电磁场基本原理的总结和深化。第6章讨论电磁场解析方法，系统地讨论了求解一维泊松方程的解析积分法和求解拉普拉斯方程的分离变量法。将镜像法归入解析法，讨论了电场和磁场的镜像法。无论是电场还是磁场，基于唯一性定理，利用等效概念，镜像法的思路是相通的。第7章讨论电磁场数值计算方法，主要介绍有限元法和边界元法的基本原理和实施步骤。电磁场微分形式基本方程、边值问题的完整表述和数值计算方法，是电磁场课程面向工程的具体体现。第8章和第10章是两个专题，内容分别涉及第2、3、4、5章的基本原理。由于思路相同，所有能量和力的问题放在一起讨论，所有电路参数问题放在一起讨论。第9章是时变电磁场的继续，但仅限于均匀平面电磁波的基本问题。复杂电磁波的辐射、传播和散射问题，超出了本书的范围。第11章是电气工程中的电磁场问题举例，仅供参考。读者可以在相关出版物和网络上找到更多的案例。
在第1版基础上，第2版《工程电磁场》主要在以下几个方面做了改进：
（1） 场的基本概念一节，在平行平面场和轴对称场的讨论中，提出了平行平面矢量场和轴对称矢量场的新定义。将这两种场限定在与代表面垂直的矢量场，而将与代表面平行的矢量场定义为导出矢量场，这样的区别和定义会为计算带来方便。
（2） 在电磁场源的不同形式的模型方面，明确了点、线、面、体模型的特点，指出了体模型的普遍性和代表性。为从场源体模型推导场的微分形式方程，得出场的性质提供了坚实的基础。
（3） 通过数值计算，绘出典型场源产生场的典型分布，有利于读者从中观察场分布的特点。
（4） 加强了媒质分界面衔接条件的讨论，利用仿真图形形象地显示出分界面处场量的分布和走向特点。
（5） 为边值问题的表述配备例题，并通过数值计算绘出场的分布，有利于加深对边界条件的理解。
（6） 将镜像法归入解析法，并适当增加了解析方法的内容。在三种常用坐标系中，系统地讨论了解析积分和分离变量法。
（7） 重写有限元法和边界元法内容。将两种数值方法的共同数学基础提炼出来，保留加权余量原理，新增插值方法构造近似函数。重点探讨了整域的基函数、权函数与单元插值形状函数的对应叠加关系。从而为叙述有限元和边界元的矩阵形成提供了方便。
（8） 更新了全书大部分插图，增加了部分彩色插图。这些经过精心设计的插图绝大多数是通过数值计算绘制的，准确、形象，有助于读者对电磁场分布规律的理解。
（9） 在恒定磁场一章中，加强了标量磁位的分量，通过举例说明标量磁位在分析变压器和电机磁场中的作用。标量磁位在建立磁路概念和磁路计算方面发挥着重要作用。
此外，其他细节方面的改进，相信读者通过学习各章内容可以体会到。
本书第1版作为北京市高等教育精品教材资助项目出版。教材出版后，于2006年被评为北京市高等教育精品教材。2008年，本教材列入普通高等教育“十一五”国家级教材规划，经过两年的修订，现在付诸出版。
虽经作者努力对教材进行了修改完善，限于水平，缺点和疏漏在所难免，望广大读者批评指正。
作者
2010年9月于北京
第1章 矢量分析与场论基础
1.1 矢量分析公式
1.2 场的基本概念与可视化
1.3 标量场的方向导数和梯度
1.4 矢量场的通量和散度
1.5 矢量场的环量和旋度
1.6 哈米尔顿算子
1.7 常用坐标系中的有关公式
第2章 静电场的基本原理
2.1 库仑定律与电场强度
2.2 电位与静电场的环路定理
2.3 高斯通量定理
2.4 电偶极子
2.5 导体和电介质
2.6 电位移矢量
2.7 静电场的基本方程与分界面衔接条件
2.8 静电场的边值问题
第3章 恒定电场的基本原理
3.1 电流与电流密度
3.2 恒定电场的基本方程
3.3 导电媒质分界面衔接条件
3.4 恒定电流场的边值问题
第4章 恒定磁场的基本原理
4.1 安培定律与磁感应强度
4.2 矢量磁位与磁通连续性定理
4.3 安培环路定理
4.4 磁偶极子
4.5 磁媒质
4.6 磁场强度
4.7 恒定磁场的基本方程与分界面衔接条件
4.8 恒定磁场的边值问题
第5章 时变电磁场的基本原理
5.1 法拉第电磁感应定律
5.2 全电流定律
5.3 电磁场的基本方程组
5.4 动态位
5.5 达朗贝尔方程的解
5.6 辐射
5.7 准静态电磁场的边值问题
第6章 电磁场边值问题的解析方法
6.1 一维泊松方程的解析积分解法
6.2 拉普拉斯方程的分离变量法
6.3 静电场的镜像法
6.4 静电场的电轴法
6.5 恒定磁场的镜像法
第7章 电磁场边值问题的数值方法
7.1 加权余量原理
7.2 插值法构造近似函数
7.3 二维泊松方程的有限元法
7.4 边界元法
第8章 电磁场的能量和力
8.1 静电场的能量
8.2 恒定电场的能量
8.3 恒定磁场的能量
8.4 时变电磁场的能量
8.5 电磁力与虚位移法
第9章 平面电磁波
9.1 理想介质中的均匀平面波
9.2 电磁波的极化
9.3 导电媒质中的均匀平面波
9.4 垂直入射平面电磁波的反射与透射
9.5 导体中的涡流集肤效应和电磁屏蔽
第10章 电路参数的计算原理
10.1 电容的计算原理
10.2 电导与电阻的计算原理
10.3 电感的计算原理
10.4 交流阻抗参数的计算原理
第11章 电气工程中的电磁场问题
11.1 变压器的磁场
11.2 电机的磁场
11.3 绝缘子的电场
11.4 三相架空输电线路工频电磁环境
11.5 三相架空输电线电容参数计算
11.6 三相架空输电线电感参数计算
习题
部分习题参考答案
参考文献
附录彩图
矢量分析和场论是研究电磁场的重要数学工具。本章首先给出了矢量代数和矢量分析的有关公式。在矢量分析中，给出矢量函数的微分与积分的运算规则。在场论基础部分，介绍场的基本概念，导出标量场的等值面方程和矢量场的矢量线方程，介绍源点和场点的基本概念及其相互关系，特别介绍了平行平面场和轴对称场的定义和性质。通过介绍标量函数方向导数的概念，给出梯度的定义；导出直角坐标系中梯度的计算公式和梯度的运算规则。通过介绍矢量函数通量的概念，给出散度的定义；导出直角坐标系中散度的计算公式和散度的运算规则；介绍散度定理。通过介绍矢量函数环量和环量面密度的概念，给出旋度的定义；导出直角坐标系中旋度的计算公式和旋度的运算规则；介绍斯托克斯定理。此外，还给出哈米尔顿算子的定义和运算规则，用哈米尔顿算子表示梯度、散度和旋度，介绍格林定理和亥姆霍兹定理。最后，给出三种常用坐标系中有关的计算公式。本章重点掌握梯度、散度和旋度的定义、计算公式和运算规则；掌握散度定理、斯托克斯定理、格林定理和亥姆霍兹定理。
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