前言
“电磁场与电磁波”（或“电磁场理论”）是高等学校电气类、电子信息类专业本科生必修的一门专业基础课，课程涵盖的内容是电气类、电子信息类专业应具备知识结构的重要组成部分，是“微波技术”“光纤通信”“天线”“射频电路”“无线通信”等后续课程的基石。对于培养现代通信领域、电子信息技术领域的高素质人才，具有重要的作用。近代科学的发展表明，电磁场与电磁波基础理论又是一些交叉学科的生长点和新兴边缘学科发展的基础。
多年以来，兰州大学信息学院“电磁场理论”（“电磁场与电磁波”）课程的讲授，一直采用由高等教育出版社1989年出版的并获得原国家教委1992年全国普通高校优秀教材一等奖的《电磁场与微波技术》（陈孟尧、许福永、赵克玉等编著）作为教材； 2005年，许福永教授对该教材进行了改编，由科学出版社出版，书名为《电磁场与电磁波》，该新版教材一直作为本科生教材使用。令人遗憾的是，截至目前，上述两本教材都不再印刷。本教材是在参考上述两本优秀教材的基础上，结合作者几十年的教学实践，在保持两本教材基本框架不变的同时，对全书做了较大幅度的具有明显特色的增减，并最终由清华大学出版社出版。2018年10月，《电磁场与电磁波》出版，并受到了大家的好评； 2020年，清华大学出版社规划对本教材进行改版。因此，在对第1版进行仔细审核的前提下，我们做了如下修改。 
（1）  对第1版教材中的印刷错误进行了仔细的修改，尽最大可能降低各种错误，方便读者阅读。
（2）  对第1版中涉及“磁偶极矩”和“磁矩”的概念进行了更为严谨的表述。磁矩也称为“面磁矩”，对于电流环，其磁矩定义为
m=IS，在国际单位制中，其单位为A·m2； 而对于磁偶极矩，它是与电偶极子对偶的一个物理量，定义为pm=μ0IS，在国际单位制中，其单位为Wb·m。需要指出的是，磁矩并不是磁偶极矩的简称，而是面磁矩的简称。
（3） 对教材中的所有习题答案做进一步的检查和计算，纠正了第1版中的错误答案，便于读者学习。
（4）  补充完善了第2章、第3章、第5章、第6章和第7章的MATLAB代码，做到每章都有相应的MATLAB程序支撑，方便读者使用，也便于因地制宜地开展虚拟仿真实验。所补充的MATLAB代码主要涉及： 
2.3.3节，增加了电势面的绘制程序； 
3.9.3节，增加电感计算的三种方法及其实现； 
增加*5.10节，利用MATLAB实现矢量场散度和旋度的可视化； 
增加*6.8节，行波、驻波和电磁波极化的MATLAB可视化； 
7.2.4节，增加了天线立体方向图的绘制程序； 7.5节，补充了电磁超表面的远区散射场绘制代码。
（5） 应清华大学出版社盛东亮主任的要求，新版教材进一步丰富和完善了在线学习材料的内容，补充了相关难点部分的动画演示。主要包括： 教材的教学大纲、课堂讲授的配套幻灯片、教材中图片的电子版文件、用于课程教学的动画演示视频文件，以及作者多年来在《电磁场与电磁波》《数学物理方法》等方面的教学改革论文，参与教学会议的交流汇报内容等。通过手机扫描书中的二维码，可以在线访问这些内容，大大方便了同学和同行的学习与使用。
    通过这些修订和补充，新版教材在形式上更加完美； 在内容上更加严谨； 更有利于学生学习和动手实践； 也更有利于学校因地制宜地开展相关虚拟仿真实验。





    本书的使用具有“一石三鸟”的效果。在具体使用过程中，可以单纯将本书作为教科书使用，并使用配套的教学幻灯片； 也可以将各章节中的MATLAB代码汇总，支撑相关课程的虚拟仿真实验或者课程设计； 还可以将所涉及的科技前沿内容和电磁应用部分汇集，作为创新创业学院或者大学生科研的案例来实施。
新版教材具有以下特色： 
（1）  延续优良传统、补充特色内容。如前所述，本书的框架来自兰州大学编著的优秀教材。教材的编写在准确诠释基本概念、基本理论的同时，注重反映该领域的最新成果和发展方向，辅以最新科研进展，密切联系教学内容，提高学生学习兴趣，真正达到培养人才的目的。同时，列举生活中的实例，使教材真正“接地气”，贴近实际问题。
（2） 精选最具代表性的例题和作业题，力求达到举一反三的效果。有些例题紧密结合科技前沿内容，如电磁隐形衣、无线输电、人工电磁表面的分析等。
（3）  拓宽专业基础，融合实践教学，培养科研素养。适当拓宽专业基础知识的范围，以增强培养人才的适应性； 教材中融合了实践环节的设置，书中各章都配有MATLAB程序代码，紧密结合各章内容，方便学习中动手操作。比如： 利用MATLAB绘制特殊函数曲线，方程求根，数值积分的实现，天线方向图函数的绘制，利用符号运算求解方程组的解等。以促进学生实际动手能力的培养； 结合科研方法和科研工具，给本科生科研和就业打下基础。
（4）  语言简洁，通俗易懂； 比喻、举例恰如其分； 强调对物理概念的理解，弱化数学推证。比如通过切“土豆丁”的例子阐述高斯定理； 通过“试管刷”“蒲公英”的例子描述电力线形状； 通过“渔网”的例子讲授斯托克斯定理。同时，编写顺口溜（现觅领队、山区植被）加深读者对柱坐标系下拉普拉斯方程分离变量的理解。
（5）  结合电磁场教学中的重点、难点和容易出错的地方等，书中增加了类似“难点点拨”“重点提醒”“答疑解惑”和“延伸思考”等环节，对相关问题进行介绍和强调，适时帮助读者解决阅读和学习中的困惑。
更加难能可贵的是，教材中增添了“科技前沿”等内容，紧密结合教学内容，做到水乳交融。比如各个隐形衣的原理介绍，紧密结合柱坐标和球坐标系下的分离变量法展开，所举例题是《科学》《物理评论快报》等著名刊物已发表的内容，生动活泼不超纲，能提高读者的兴趣； 关于电磁超表面的介绍，密切联系平面天线阵的辐射理论，用本科生的知识阐述科学家的工作； 再比如，讲解互感和法拉第电磁感应定律时，适时补充无线输电的基本原理，从而激发读者学以致用！
相信广大读者通过仔细阅读、科学安排并合理使用本书，一定会受益匪浅。
本书由“电磁场理论”课题组梅中磊、曹斌照、李月娥、马阿宁编写。其中曹斌照教授2013年调离兰州大学，目前在太原理工大学任教。全书共分7章，适合于72学时的教学，经过适当删减，也可用于54学时的教学。内容包括矢量分析、静电场、稳恒电场与磁场、静态场边值问题的解法、时变电磁场、电磁波的传播、电磁波的辐射与天线等。书中加“*”的内容，可以根据实际情况选讲。梅中磊负责第2章、第4章的编写，书中MATLAB代码的编写、科技前沿等内容的规划和全书的统校工作； 曹斌照编写了第3章和第6章； 李月娥编写了第1章和第5章； 马阿宁编写了第7章和附录部分。书中每章除了有本章导读和本章小结外，还有较多的典型例题和习题供读者巩固复习。书末有部分习题答案和内容丰富的附录备查，以适用于不同院校和不同类型的读者教与学两方面的要求。在教材编写过程中，兰州大学博士生导师许福永教授给予了极大的帮助和鼓励，并提出了很多宝贵建议，进一步提升了本教材的质量； 兰州大学信息学院硕士研究生赵灿星、杨宁、陈镇生、胡艺文、王一丁、马雪曼、穆希皎等对书中的部分绘图和公式录入有很大帮助； 兰州大学教务处对教材的编写给予了资金支持（兰州大学教材建设基金资助）。在此表示衷心的感谢！
此次修订工作中，梅中磊和曹斌照完成了课后习题的统一校对工作； 课程增加的辅助动画素材，来自许福永教授当年规划和设计的“手动画”内容，由梅中磊进行整理和格式转换； 研究生张义凡、冯俊郎、马婧、陈望飞等整理了课后习题； 教材的许多使用者也对书中印刷错误提出了批评和修改意见。在此一并表示感谢！
由于受水平、时间、篇幅所限，书中难免存在一些疏漏或欠妥之处，恳请广大读者批评指正。我们将对这部教材不断更新，以保持教材的先进性和适用性。热忱欢迎全国同行以及关注电子信息技术领域教育及发展前景的广大有识之士对我们的工作提出宝贵意见和建议。

编者2021年10月