本书是高等学校通信工程专业“十二五”规划教材。内容包括：电磁场的基本规律、静态电磁场、静态场边值问题及其解、正弦平面电磁波、均匀平面波的反射与透射、电磁辐射。矢量分析部分的内容，安排在本系列教材《通信工程应用数学》中进行先期学习。

电磁场与电磁波是一门重要的专业基础学科，与现代信息社会密切相关。1873年，麦克斯韦以严格的数学方程描述了电磁场应遵循的统一规律，建立了麦克斯韦方程组。1887年，赫兹的实验证实了电磁波的存在，揭开了人类利用电磁场和电磁波的新篇章。由此人们逐步开展了无线电通信、广播、雷达、遥控遥测，以及星际通信、光纤通信等应用研究。
电磁场与电磁波这门课程理论性较强，概念较为抽象，对逻辑思维能力有较高要求。为适应新形势下的人才培养要求，本书在编写过程中注重物理概念的引出与物理规律的连贯性推导，便于学生对电磁场与电磁波的物理本质的掌握和理解。
全书分为6章，第1章介绍电磁场的基本规律，包括静电场、恒定电场和恒定磁场的基本规律和方程描述，并介绍电磁感应定律，推导了麦克斯韦方程组。第2章介绍静态电磁场的基础知识，包括电位、电容、磁矢位、磁标位、电感、电场能量、磁场能量等物理概念。第3章介绍静态场边值问题及其解，推导了唯一性定理，介绍镜像法、分离变量法和有限差分法求解边值问题的处理过程。第4章介绍正弦平面电磁波的基本概念和物理特性，给出了电磁场波动方程的描述方法和空间分布与传播规律，分析了导电介质中均匀平面波的传播特点，给出了极化、相速和群速的概念。第5章介绍均匀平面波的反射和透射，给出了均匀平面波垂直入射和斜入射到分界平面时的空间电磁波的分布和传播规律，并介绍了雷达天线罩、光纤通信等典型应用。第6章介绍电磁辐射，给出了电偶极子的辐射特性，推导了方向图乘积定理，给出了面天线辐射特性的分析方法。
本书由雷文太、赵亚湘、董健任主编。具体分工如下：雷文太编写了第2、3、5章，赵亚湘编写了第1、4章，董健编写了第6章，全书由雷文太统稿。本书在编写过程中，得到了中南大学信息科学与工程学院领导和老师们的大力支持，在此致以诚挚的谢意。
由于编者水平有限，书中疏漏与不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。

编者2017年8月

第1章电磁场的基本规律1
11静电场的基本定律与方程1
111电荷与电荷密度1
112库仑定律与电场强度2
113真空中静电场的基本方程5
114介质的极化7
115介质中静电场的基本方程8
12恒定电场的基本分析10
121电流与电流密度10
122电流连续性方程11
123恒定电场的基本方程11
13恒定磁场的基本定律与方程12
131安培定律和磁感应强度12
132真空中恒定磁场的基本方程15
133物质的磁化18
134介质中恒定磁场的基本方程19
14电磁感应定律和位移电流21
141法拉第电磁感应定律22
142位移电流23
15麦克斯韦方程组与边界条件25
151麦克斯韦方程组25
152电磁场的边界条件26
习题29
第2章静态电磁场32
21静电场的电位32
211静电场电位简介32
212空间电荷的电位33
213静电位的微分方程33
22导体系统的电容34
221两导体间的电容34
222部分电容35
23静电场的能量37
231静电场能量的计算方法37
232静电力40
24稳恒电场和稳恒电流场41
241稳恒电场的基本方程和边界条件41
242稳恒电场的电位42
电磁场与电磁波目录243解稳恒电流场的静电比拟法43
25磁矢位44
251磁矢位简介44
252磁矢位的微分方程及其解44
253磁矢位的边界条件45
254利用磁矢位计算磁场46
26磁标位48
27电感48
271自感系数和互感系数48
272互感系数和自感系数的计算49
28磁场的能量和力51
281电流回路系统的能量51
282磁场的能量53
283磁场力54
习题55
第3章静态场边值问题及其解58
31唯一性定理58
32镜像法59
321点电荷对无限大导体平面的镜像60
322点电荷对介质平面的镜像62
323电流对铁板平面的镜像63
324点电荷对导体球的镜像 64
325导体圆柱面的镜像66
33分离变量法68
331直角坐标系中的分离变量69
332圆柱坐标系中的分离变量70
333球坐标系中的分离变量71
34有限差分法72
习题77
第4章正弦平面电磁波79
41电磁场的波动方程79
42电磁能量和能量守恒定律80
43时谐电磁场的复数表示82
431时谐场的复数表示82
432复数形式的麦克斯韦方程84
433复数形式的波动方程84
434平均坡印亭矢量85
44无界理想介质中的均匀平面波86
441亥姆霍兹方程的平面波解86
442理想介质中均匀平面波的传播87
45导电媒质中的均匀平面波91
451导电媒质中的波动方程92
452导电媒质中均匀平面波的传播特性92
453媒质导电性能对电磁波的影响94
46电磁波的极化特性96
47波的相速和群速99
习题100
第5章均匀平面波的反射与透射103
51均匀平面波对分界平面的垂直入射103
511导电媒质分界面的垂直入射103
512理想导体分界面的垂直入射105
513理想介质分界面的垂直入射109
52均匀平面波对多层平面分层介质的垂直入射112
53均匀平面波对分界平面的斜入射115
531垂直极化115
532平行极化121
习题124
第6章电磁辐射125
61电偶极子的辐射125
611电偶极子的近区场126
612电偶极子的远区场127
62对偶性原理与磁偶极子天线的辐射129
621对偶性原理129
622磁偶极子天线的辐射131
63天线的辐射特性和基本参数132
64常用的线天线136
641对称天线136
642引向天线138
643螺旋天线138
65天线阵与方向图相乘原理140
66面天线基础141
661惠更斯原理141
662平面口径的辐射143
习题145
附录A电磁场与电磁波常用公式及单位换算148
参考文献152

雷文太，男，副教授，工学博士，2006年于国防科技大学电子科学与工程学院获得博士学位，2009-2011年在中南大学地球科学与信息物理学院地质资源与地质工程博士后流动站工作，2010年进入中南大学信息科学与工程学院任教，近年来一直致力于射频系统集成、先进信号处理方面的研究工作。主持国家自然科学基金1项，军工项目3项，完成中国博士后科学基金项目1项，撰写了1部学术专著，翻译了1部学术专著，获得了5项国家发明专利，申请公开了3项国家发明专利，近年发表学术论文20余篇。