工程电磁场（第9版）

Hayt与Buck编写的《工程电磁学》是一本经典教材，广受尊重，今更新再版。本书注重基本概念和问题求解，采用容易理解和易于阅读的方式论述，给出了大量图解和比喻来帮助读者掌握较难的概念。另外，本书采用很多例题与习题来帮助读者独立学习。
对于电子与电气工程师来说，电磁场理论是成功设计产品的基础。电磁场理论在发电和输电等传统领域一直十分重要。近些年，伴随着高速无线通信和光纤通信的持续发展，更高集成度的集成电路芯片技术不断涌现，电磁场理论基础的重要性更加显著。第9版的主要特点如下：
标题简洁，内容更新：全书章节标题更加简洁，并添加了一些注释，以帮助学生理解知识内容。在许多章节的开始部分添加了新的介绍性资料，以帮助读者从全局角度理解本书。
编排合理，易于查找：本书的编排致力于使读者尽可能容易独立学习，这是通过在每一章内和各章之间采用循序渐进的方式编排内容来实现的。此外，所有章节都进行了细分，以改善内容编排，从而使读者更容易找到各章节的主题。
配套练习，加强理解：各章均配备了大量例题和习题以帮助读者理解该章的理论知识，并用以检查读者的理解情况。第9版新增加了100多道习题，主要是用于替换较陈旧的习题。对每道习题给出了三级难度的分类标识（参见题号后的竖条）。
学习网站，资源丰富：本书的学习网站提供了许多附加学习资源，包括一些高级主题模块和一系列图形、动画、互动、小测验，以加强读者对相关内容的理解。书中页面空白处的图标指明了网站上的附加学习资源。

 

本书系统论述了工程电磁场的理论及其分析方法，首先介绍了电磁场中所用到的数学基础——矢量分析，然后分五章介绍静电场，包括电场的定义（库仑定律）、场与源的关系即电场强度与电荷的关系（高斯定理）、电场能量与电场做功（电位的定义）、静电场的两种材料（导体与介质）、电场范畴的元件（电容）。其后关于恒定磁场的论述也包含这五个方面的内容，只不过仅划分成两章，包括磁场的定义（毕奥萨伐尔定律）、场与源的关系（安培环路定律）、磁场能与磁场力、磁材料、磁场范畴的元件（电感与互感）。磁场中还包含一部分内容： 磁路。在介绍了非时变、各自独立的电场与磁场之后，讨论时变电磁场，即电场与磁场相互耦合、相互为源，先介绍变化的磁场产生电场的现象与定量关系（法拉第电磁感应定律），然后介绍变化的电场产生磁场的现象（位移电流与全电流定律），在此基础上结合两种现象与矢量函数的特性等，给出描述时变电磁场特性的麦克斯韦方程组； 并进一步介绍可表征麦克斯韦方程组的位函数及其满足的方程。在介绍完电磁场的基本特性后，插入一章介于电磁场与电路原理知识之间的内容——传输线。后面四章内容都属于高频时变电磁场的场特性分析与应用特性。
本书适合作为高校电气与电子信息类专业本科生与研究生的基本教材。

William H．Hayt，Jr．（威廉 H.哈伊特，Jr.）于美国普度大学获理学学士和硕士学位，于伊利诺伊大学获哲学博士学位。Hayt教授曾在相关行业中工作过4年，而后他再次回到普度大学担任电子工程学院教授及学院负责人，直至1986年获得名誉教授称号并退休。除了本书以外，Hayt教授还撰写了其他3本教材，其中Engineering Electromagnetic一书现已由McGraw-Hill公司出版至第八版。Hayt教授加入了Eta Kappa Nu、TauBetaPi、Sigma Xi、Sigma DeltaChi等科研团体，同时也是IEEE会士、美国工程教育协会(ASEE)和美国高校广播台协会(NAEB)会。

序

William H.Hayt,Jr.教授生前曾任教于美国普渡大学，其一生获得诸多荣誉，堪称教学名师之典范。在学习本教材之前，请读者一定要阅读作者简介，相信这一定会激发您对William H.Hayt.Jr.教授的敬仰和对电磁场学习的兴趣。第二作者John A.Buck为乔治亚理工学院电气与计算机工程系荣誉退休教授。William H.Hayt.Jr.编写的第一版距今已60多年。自该书的第六版起主要由John A.Buck教授修订。该版本称为国际版，在美国之外的国家发行使用。第九版与第八版相比改动不大。
本教材与我国电子与电气工程专业的本科教材内容基本一致，满足我国高校相关教学大纲要求。其基本概念讲述清晰、详尽，注重物理概念，淡化公式推导，图文并茂，章节划分细致，每个基本概念和问题分为一小节； 每章后面都配有约30道习题。
本书文笔流畅、可读性强、易理解，学生可以使用该教材进行自主学习，是电磁场或电磁场与电磁波课程的理想教材或参考书。
本书在内容编排上有独到之处。例如，在静电场部分，将能量与电位的引入结合在一起（第4章的题目为“能量与电位”），突出了电位是电场对单位电荷做功的物理属性，而不是像国内教材强调电位梯度等于电场强度的数学关系； 在磁场部分，相对于静电场部分的总共5章编排，该部分仅以两章出现，一章的题目为“恒定磁场”，另一章的题目为“磁场力、材料和电感”，这种编排的综合性与静电场内容编排的分散性形成了明显反差，且在叙述中多处是通过与静电场类比的形式直接给出结果或结论。
相对于我国相应教材，本书静电场中电容的计算内容较丰富； 磁场中介绍了磁路概念，特别介绍了铁磁材料的非线性与磁滞回线概念，铁磁材料的非线性现象确实是需要学生牢记的一种现象和一定要掌握的基本概念； 另外就是利用一章介绍了传输线问题（第10章）。传输线分析内容属于电磁场课程还是电路课程内容并无明确定论，但从场的根本属性和空间分布看，传输线内容应该归在电路课程中。无论归为哪个课程内容，传输线概念是学生应具备的电工基础知识。
在使用本教材时应注意三点：
① 其时变电磁场部分仅一章（第9章： 时变场与麦克斯韦方程组），内容偏少、偏简单、过于数学化，没有准静态场的概念，没有涡流、趋肤效应与邻近效应等较重要的实用性内容，这不利于以低频电磁场为基础的电气工程类学生的知识构成。
② 5.1～5.3节的电流与电阻内容插在静电场内容中容易使学生混淆不同类型的场，混淆静电场是分析介质中的电场，而电流场是分析导体内的电场。静电场中导体内场强为零，电容属于静电场的概念，而电流场中导体内场强不为零，电阻属于电流场的概念，两种场研究的问题截然不同。
③ 边值问题的内容比较薄弱，在电位与磁矢量位的泊松方程相关内容中，没有给出位函数应满足的交界面条件和边界条件，也没有给出多媒质中通过解边值问题得到场分布的内容和例题。这不利于学生建立电磁场数值计算所需的电磁场基本概念。
本书配有学习网站（网址为www.mhhe.com/hayt/buck9e），网站提供了丰富的学习资源和内容，包括小测验问答题，一些场图、动画、互动等内容，书中页面空白处的WWW图标指明了网站对应的内容，每当学到图标处建议查阅网站上的相应内容。另外，每章后面的习题采用三级难度分类标识给出了每道题的难易程度（见题号后的竖条），便于不同水平的学生选择习题。
本人对该书的部分词语进行了翻译和注释，并写了一些导读，不当之处请批评指正！

袁建生

清华大学电机与应用电子技术系

2019年3月