Электродинамика и распространение радиоволн, Никольский В.В., Никольская Т.И., 1989

Электродинамика и распространение радиоволн, Никольский В.В., Никольская Т.И., 1989.
 
   Излагается теория электромагнетизма с акцентом на радиотехническую электродинамику и анализ волновых процессов. Рассматриваются отражение и преломление волн, излучение, дифракция, процессы в полых и диэлектрических волноводах, резонаторах, периодических, квазиоптических и иных структурах, в интегральных схемах СВЧ и пр. Обсуждаются методы математического моделирования в электродинамике, опирающиеся на применение ЭВМ. Отличительной особенностью книги является большое число картин электромагнитных полей, рассчитанных и построенных на ЭВМ (2-е изд. в 1978 г.).
Для студентов радиотехнических специальностей, а также инженеров-радиотехииков и радиофизиков.

Заряды, токи и векторы поля.
Заряды и токи (А). Понятие электрического заряда будем считать не подлежащим определению. В знакомом читателю курсе общей физики дается представление о фактах, на основании которых формируется понятие заряда. Заряд как физическая величина обозначается символом q и измеряется в кулонах [Кл].
Положительные и отрицательные заряды присущи элементам микромира. Строение материи таково, что они в высокой степени уравновешены. Заряд дискретен. Наименьший по абсолютной величине отрицательный заряд |е| = 1,6021892 (46) • 10-19 Кл, ассоциируемый с представлением об элементарной частице, принадлежит электрону. Мы не затрагиваем теории строения материи, которая, как известно, относится к компетенции квантовой физики. Относящиеся сюда проблемы электромагнетизма составляют предмет микроскопической электродинамики. В ряде важных случаев представление об элементарных частицах как о весьма малых телах, перемещающихся в пространстве (подобно непосредственно наблюдаемым объектам), сохраняет смысл. Говорят, что движение зарядов, т. е. частиц, несущих заряды, образует электрический ток (ток проводимости). Эта физическая величина обозначается символом 1. Единица измерения тока — ампер [А]; при токе в один ампер за секунду переносится один кулон заряда.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к третьему изданию
Введение  
ЧАСТЬ 1 ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
Глава 1. Исходные понятия и уравнения теории электромагнетизма
§1.0. Используемые математические понятия и символы
§1.1. Заряды, токи и векторы поля
§1.2. Уравнения Максвелла
§1.3. Свойства материальных сред
§1.4. Поля на границах раздела сред
§1.5. Локализация и движение энергии поля
§1.6. Система уравнений и задачи электродинамики
Упражнения
Глава 2. Статические, стационарные и квазистационарные поля
§2.0. Используемые математические попятил и символы
§2.1. Стационарное поле, электростатика и магнитостатика
§2.2. Электростатические поля
§2.3. Стационарные магнитные поля
§2.4. Энергия стационарных полей и их общие свойства
§2.5. Квазистационарные поля
Упражнения  
Глава 3. Основные положения электродинамики
§3.0. Используемые математические понятия и символы
§3.1. Уравнения электродинамики
§3.2. Гармонические колебания. Уравнения электродинамики в комплексной форме  
§3.3. Баланс энергии при гармонических колебаниях
§3.4. Общие свойства решений системы уравнений электродинамики в комплексной форме
Упражнения
ЧАСТЬ 2 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ И КОЛЕБАНИЯ
Глава 4. Простейшие электромагнитные волны
§4.0. Общие сведения о волновых процессах
§4.1. Плоские однородные электромагнитные волны
§4.2. Поляризация и сложение волн
§4.3. Дисперсия, разные оценки скорости
Упражнения
Глава 5. Электродинамика и оптика
§5.0. Вспомогательные сведения. Вращение декартовой системы координат   
§5.1. Отражение и преломление
§5.2. Поля при падении волны на границу раздела сред
§5.3. Полное отражение и направляемые волны
§5.4. Действие проводящих границ
§5.5. Локально плоские волны и геометрическая оптика
Упражнения
Глава 6. Электромагнитные волны в структурах
§6.0. Используемые математические понятия и символы
§6.1. Электромагнитные волны в продольно-однородных структурах
§6.2. Конкретизация полей и постановка краевых задач для классов волн
§6.3. Периодические структуры
§6.4. Передача и потери энергии в структурах
Упражнения
Глава 7. Направляющие структуры
§7.0. Решение двумерного уравнения Гельмгольца методом разделения переменных
§7.1. Прямоугольный волновод
§7.2. Другие полые волноводы
§7.3. Многосвязные направляющие структуры
§7.4. Диэлектрические волноводы и родственные структуры
§7.5. Полосковые, щелевые и другие планарные структуры
§7.6. Некоторые виды периодических структур
Упражнения  
Глава 8. Резонаторы
§8.0. Трехмерное уравнение Гельмгольца и соответствующие краевые задачи  
§8.1. Общая теория электромагнитных резонаторов
§8.2. Полые резонаторы
§8.3. Другие электромагнитные резонаторы
Упражнения
ЧАСТЬ 3 ИЗЛУЧЕНИЕ И ДИФРАКЦИЯ
Глава 9. Излучение в свободном пространстве
§9.0. Предварительные математические сведения
§9.1. Излучение заданных источников
§9.2. Элементарный электрический излучатель, диполь Герца
§9.3. Элементарный магнитный излучатель
§9.4. Обобщенная задача об излучении. Принцип Гюйгенса
Упражнения
Глава 10. Дифракция в свободном пространстве
§10.1. Электродинамические задачи дифракции
§10.2. Отверстие в экране. Дифракция Фраунгофера
§10.3. Отверстие в экране. Дифракция Френеля
§10.4. Взаимно дополнительные экраны. Ограниченные тела
§10.5. Дифракция на цилиндре
§10.6. Дифракционная теория направляющих структур и резонаторов с линзами и зеркалами
Упражнения
Глава 11. Излучение и дифракция в изолированных структурах
§11.0. Ортогональные системы функций и ряды Фурье
§11.1. Вынужденные колебании. Излучение в полости
§11.2. Вынужденные волны. Излучение в волноводе
§11.3. Волноводная дифракция
Упражнения  
ЧАСТЬ 4 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ В ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ
Глава 12. Общий подход. Проекционные методы
§12.1. Постановка задач, представление полей, алгоритмизация
§12.2. Проекцыонные методы. Процесс Бубнова — Галеркина
§12.3. Проекционное наложение граничных условий. Сведение задачи к рассмотрению границы
Глава 13. Дискретизация и декомпозиция
§13.1. Дискретизационные методы
§13.2. Декомпозиционный принцип. Математическое моделирование сложных структур
Упражнения
ЧАСТЬ 5 ОСОБЕННОСТИ ПОЛЕЙ В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ. РАДИОВОЛНЫ В ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ
Глава 14. Ноля и заряженные частицы. Модели сред
§14.1. Стационарные поля
§14.2. Гармонические колебания
Упражнения
Глава 15. Распространение радиоволн
§15.1. Общие представления
§15.2. Геометрическая оптика и теория дифракции при анализе распространения радиоволн  
§15.3. Земные радиоволны
§15.4. Влияние тропосферы
§15.5. Радиоволны в ионосфере
§15.6. Диапазонные особенности распространения радиоволн и работа радиолиний  
Упражнения
Глава 16. Поля в анизотропных, активных и нелинейных средах
§16.1. Анизотропия и гиротропия
§16.2. Поля и ваты в гиротропных средах
§16.3. Активные среды
§16.4. Нелинейные среды
Упражнения
Приложение. О графических изображениях, полученных при помощи ЭВМ
Список литературы.