《电磁场》课程教学资源_教学大纲

《电磁场与电磁波A》课程教学大纲英文名称，ElectromagnticFields课程编号：D12046课程类型：工程科学学时：64学分：4适用对象：电气工程与自动化：电子科学与技术：电子信息工程；通信工程。先修课程：高等数学，矢量分析与场论，大学物理，数学物理方程，电路理论。使用教材及参考书：《电磁场与电磁波》杨儒贵主编：《工程电磁场导论》冯慈璋、马西奎主编：《电磁场与电磁波》（第四版）谢处方主编。课程性质、目的和任务电类各专业的研究对象都是电磁现象在特定范围、条件下的体现与应用。定性分析各种电磁现象及定量计算各有关物理量是电工技术领域中工程技术人员和科技工作者必须具有的基础知识和技能。工科电类专业的电磁场课程是在大学物理的基础上开设的。该课程进一步介绍宏观电磁场的基本性质和基本规律，并介绍其应用方面的基本知识及技能。使学生对工程中的电磁现象与电磁过程，能应用场的观点进行初步分析：对一些简单的问题能进行计算：为学习专业或进一步研究电磁场问题，准备必要的理论基础。二、 教学基本要求1.理解重要物理量：电场强度、电位移、电位、电流密度、磁感应强度、磁场强度、磁失位、磁位和动态位的物理意义。深入理解电磁场的重要性质与规律一一积分形式和微分形式的电磁场基本方程组。2.能应用高斯定律、安培环路定律的积分形式计算简单的场。能应用镜象法计算一些特殊的场。能定性地描绘场的大致分布。了解平行平面场的实验模拟方法。在分析工程电磁场问题中能写出对应的边值问题，并能正确应用边界条件。3.能使用计算机对最简单的物理模型用差分法进行数值计算。4.理解电磁场能量的分布与传输，和通过能量关系计算电场力、磁场力的方法5.掌握电路参数的计算原则（指电阻、电感、电容）。并能计算简单电磁系统的参数。6.掌握平面电磁波在理想介质及导电媒质中传播的基本规律。并能对工程中一些基本交变电磁现象进行解释。7.理解准静态电磁场的概念，掌握简单工程应用问题。8.掌握均匀传输线在正弦电压作用下的稳态分析法及电压波、电流波概念。三、教学内容及要求第一章矢量分析系统介绍有关矢量的主要内容，为电磁场理论学习奠定数学基础。第二章静电场1.电场强度。2.电位。3.电位梯度。4.根据给定的电荷分布计算电场静电场中的导体和电介质。5.电偶极子的电场。6.极化强度

《电磁场与电磁波 A》课程教学大纲 英文名称： Electromagntic Fields 课程编号： D12046 课程类型： 工程科学 学 时： 64 学 分： 4 适用对象： 电气工程与自动化；电子科学与技术；电子信息工程；通信工程。 先修课程： 高等数学，矢量分析与场论，大学物理，数学物理方程，电路理论 。 使用教材及参考书： 《电磁场与电磁波》杨儒贵主编；《工程电磁场导论》冯慈璋、马西奎主编；《电磁 场与电磁波》（第四版）谢处方主编。 一、课程性质、目的和任务 电类各专业的研究对象都是电磁现象在特定范围、条件下的体现与应用。定性分析各种电磁现象及 定量计算各有关物理量是电工技术领域中工程技术人员和科技工作者必须具有的基础知识和技能。 工科电类专业的电磁场课程是在大学物理的基础上开设的。该课程进一步介绍宏观电磁场的基本性 质和基本规律，并介绍其应用方面的基本知识及技能。使学生对工程中的电磁现象与电磁过程，能应用场 的观点进行初步分析；对一些简单的问题能进行计算；为学习专业或进一步研究电磁场问题，准备必要的 理论基础。 二、教学基本要求 1. 理解重要物理量：电场强度、电位移、电位、电流密度、磁感应强度、磁场强度、磁矢位、磁位 和动态位的物理意义。深入理解电磁场的重要性质与规律——积分形式和微分形式的电磁场基本方程 组。 2. 能应用高斯定律、安培环路定律的积分形式计算简单的场。能应用镜象法计算一些特殊 的场。能定性地描绘场的大致分布。了解平行平面场的实验模拟方法。在分析工程电磁场问题中 能写出对应的边值问题，并能正确应用边界条件。 3. 能使用计算机对最简单的物理模型用差分法进行数值计算。 4. 理解电磁场能量的分布与传输，和通过能量关系计算电场力、磁场力的方法。 5. 掌握电路参数的计算原则（指电阻、电感、电容）。并能计算简单电磁系统的参数。 6. 掌握平面电磁波在理想介质及导电媒质中传播的基本规律。并能对工程中一些基本交变 电磁现象进行解释。 7. 理解准静态电磁场的概念，掌握简单工程应用问题。 8. 掌握均匀传输线在正弦电压作用下的稳态分析法及电压波、电流波概念。 三、教学内容及要求 第一章矢量分析 系统介绍有关矢量的主要内容，为电磁场理论学习奠定数学基础。 第二章 静电场 1. 电场强度。 2. 电位。 3. 电位梯度。 4. 根据给定的电荷分布计算电场静电场中的导体和电介质。 5. 电偶极子的电场。 6. 极化强度

7.电位移。8．高斯定律。9.静电场的有源、无旋性。分界面上的衔接条件。10.电容、二线输电线的电容。部分电容的概念。11.电场能量及其分布。12.电场力及其计算。第三章静电场的边值问题1．静电场的泊松方程与拉普拉斯方程，解的唯一性定理。2．镜象法（电荷对导电平面的镜象、电荷对两种介质分界面的镜象、点电荷对球形导体的镜象）。3．分离变量法。有限差分法。第四章导电媒质中的恒定电流场1.电流密度。2.欧姆定律的微分形式。3．焦耳定律的微分形式。4.恒定电流的连续性。5.导电媒质中恒定电场的基本方程。分界面上的衔接条件。6.导电媒质中恒定电场与介质中静电场的相似性。7.电导与部分电导。接地电阻及其计算。第五章恒定磁场1.磁感应强度，根据电流分布计算磁场。2.磁通及其连续性。3.物质的磁化，磁偶极磁场的概念，磁化强度，磁场强度。4.安培环路定律。5.恒定磁场的无散、有旋性。分界面上的衔接条件。6.磁位。磁矢位。磁场的泊松方程和拉普拉斯方程。7.磁场的镜象法。第六章电磁感应1.电磁感应定律。2．电感自感和互感的计算。3.磁场能量及其分布。4.磁场力及其计算。第七章时变电磁场1.电流概念的推广，位移电流。电流的连续性。2.安培环路定律的推广，麦克斯韦第一方程。3．电磁感应定律的推广，麦克斯韦第二方程。电磁场方程组、解的唯一性定理、分界面上的衔接条件。4.5.电磁场能量。坡印亭失量。6.动态位及其方程。电磁能的辐射。赫芝偶极子。似稳场的概念。第八章平面电磁波的传播波动方程。1. 理想介质中的均匀平面波。2.3.导电介质中的均匀平面波、行波

7. 电位移。 8. 高斯定律。 9. 静电场的有源、无旋性。分界面上的衔接条件。 10. 电容、二线输电线的电容。部分电容的概念。 11. 电场能量及其分布。 12. 电场力及其计算。 第三章 静电场的边值问题 1. 静电场的泊松方程与拉普拉斯方程，解的唯一性定理。 2. 镜象法（电荷对导电平面的镜象、电荷对两种介质分界面的镜象、点电荷对球形导体的镜象）。 3. 分离变量法。有限差分法。 第四章 导电媒质中的恒定电流场 1. 电流密度。 2. 欧姆定律的微分形式。 3. 焦耳定律的微分形式。 4. 恒定电流的连续性。 5. 导电媒质中恒定电场的基本方程。分界面上的衔接条件。 6. 导电媒质中恒定电场与介质中静电场的相似性。 7. 电导与部分电导。接地电阻及其计算。 第五章 恒定磁场 1. 磁感应强度，根据电流分布计算磁场。 2. 磁通及其连续性。 3. 物质的磁化，磁偶极磁场的概念，磁化强度，磁场强度。 4. 安培环路定律。 5. 恒定磁场的无散、有旋性。分界面上的衔接条件。 6. 磁位。磁矢位。磁场的泊松方程和拉普拉斯方程。 7. 磁场的镜象法。 第六章 电磁感应 1. 电磁感应定律。 2. 电感自感和互感的计算。 3. 磁场能量及其分布。 4. 磁场力及其计算。 第七章 时变电磁场 1. 电流概念的推广，位移电流。电流的连续性。 2. 安培环路定律的推广，麦克斯韦第一方程。 3. 电磁感应定律的推广，麦克斯韦第二方程。 4. 电磁场方程组、解的唯一性定理、分界面上的衔接条件。 5. 电磁场能量。坡印亭矢量。 6. 动态位及其方程。电磁能的辐射。赫芝偶极子。似稳场的概念。 第八章 平面电磁波的传播 1. 波动方程。 2. 理想介质中的均匀平面波。 3. 导电介质中的均匀平面波、行波

4.平面波的极化。5.平面波对平面边界的正投射。6.平面波对多层边界的正投射。7．任意方向传播的平面波。8.平面波对理想介质边界的斜投射。9.波的全反射与全折射。10.平面波对理想导电表面的斜投射。第九章无损耗均匀传输线中的导行电磁波1.无损耗均匀传输线基本方程，正弦稳态解，特性阻抗。2.传播常数，无损耗均匀传输线中的行波与驻波，有损耗均匀传输线基本方程。3.无损耗均匀传输线的入端阻抗，四分之一波长无损耗传输线的应用。4．导行电磁波的分类，矩形波导。*介质波导，谐振腔。第十章电磁辐射及原理1.电流元辐射。2.天线的方向性。3.对称天线辐射。4.天线辐射阵。5.电流环辐射。6.对偶原理。7.镜像原理8互易原理。四、实践环节实验共计8学时，具体内容详见《电磁场与电磁波》课程教学大纲。五、学时分配表上机上机序号讲课内容实验(CAA)(CA1)I6矢量分析28静电场34静电场边值问题44恒定电场256恒定磁场36电磁感应2279时变电磁场928平面电磁波952均匀传输线210电磁辐射原理说明：CAI一计算机辅助教学，使用部分课外时间，不计入学时数内。CAA一计算机辅助分析

4. 平面波的极化。 5. 平面波对平面边界的正投射。 6. 平面波对多层边界的正投射。 7. 任意方向传播的平面波。 8. 平面波对理想介质边界的斜投射。 9. 波的全反射与全折射。 10. 平面波对理想导电表面的斜投射。 第九章 无损耗均匀传输线中的导行电磁波 1. 无损耗均匀传输线基本方程，正弦稳态解，特性阻抗。 2. 传播常数，无损耗均匀传输线中的行波与驻波，有损耗均匀传输线基本方程。 3. 无损耗均匀传输线的入端阻抗，四分之一波长无损耗传输线的应用。 4. 导行电磁波的分类，矩形波导。*介质波导，谐振腔。 第十章 电磁辐射及原理 1. 电流元辐射。 2. 天线的方向性。 3. 对称天线辐射。 4. 天线辐射阵。 5. 电流环辐射。 6. 对偶原理。 7. 镜像原理 8 互易原理。 四、实践环节 实验共计 8 学时，具体内容详见《电磁场与电磁波》课程教学大纲。 五、学时分配表 序号 内 容 讲课 实验 上机 上机 (CAA) (CAI) 1 矢量分析 6 2 静电场 8 3 静电场边值问题 4 4 恒定电场 4 5 恒定磁场 6 2 6 电磁感应 3 7 时变电磁场 9 2 2 8 平面电磁波 9 2 9 均匀传输线 5 2 10 电磁辐射原理 2 说明：CAI－计算机辅助教学，使用部分课外时间，不计入学时数内。 CAA－计算机辅助分析