《电磁场与电磁波》课程教学资源（自主学习，光电）第1章 矢量分析

第一章矢量分析 章节内容简介： 本章首先介绍了标量场和矢量场的概念，然后着重讨论标量场的梯度，矢量 场的散度和旋度的概念及其运算规律，在此基础上介绍格林定理和亥姆霍兹定理 等几个主要定理。 章节教学内容 矢量的代数运算：常用坐标系：矢量场的通量、散度：矢量场的环流、旋度： 标量场的梯度：亥姆霍兹定理。 章节教学要求： 熟练掌握矢量代数、矢量分析运算，了解重要的矢量恒等式：掌握梯度、散 度和旋度的概念，掌握其运算方法与规律：热悉亥姆霍兹定理及常用坐标系。 章节重点难点： 1、掌握标量场的梯度，矢量场的散度和旋度的概念及其运算规律： 2、理解几个重要定理。 学习方法建议： 结合教材内容，参考高等数学和普通物理等课程的相关教学内容，理解教材 相关内容，并结合课后题作业查看学习效果。 课堂教学活动预告： 多媒体教学，讲授为主，辅助课外作业巩固学习成果。 章节知识点： S1.1矢量代数 1、标量的概念、表示及实例： 2、矢量的概念、表示及实例：

第一章 矢量分析 章节内容简介: 本章首先介绍了标量场和矢量场的概念，然后着重讨论标量场的梯度，矢量 场的散度和旋度的概念及其运算规律，在此基础上介绍格林定理和亥姆霍兹定理 等几个主要定理。 章节教学内容: 矢量的代数运算；常用坐标系；矢量场的通量、散度；矢量场的环流、旋度； 标量场的梯度；亥姆霍兹定理。 章节教学要求: 熟练掌握矢量代数、矢量分析运算，了解重要的矢量恒等式；掌握梯度、散 度和旋度的概念，掌握其运算方法与规律；熟悉亥姆霍兹定理及常用坐标系。 章节重点难点: 1、掌握标量场的梯度，矢量场的散度和旋度的概念及其运算规律； 2、理解几个重要定理。 学习方法建议: 结合教材内容，参考高等数学和普通物理等课程的相关教学内容，理解教材 相关内容，并结合课后题作业查看学习效果。 课堂教学活动预告: 多媒体教学，讲授为主，辅助课外作业巩固学习成果。 章节知识点: §1.1 矢量代数 1、标量的概念、表示及实例； 2、矢量的概念、表示及实例；

3、单位矢量的计算：矢量的单位矢量表示： 4、矢量的加减的运算法则及图形表示： 5、标量和矢量的乘积： 6、两个矢量的点积的定义、运算及性质： 7、两个矢量的叉积的定义、运算及性质： 8、矢量混合积的运算。 S1.2三种常用的正交坐标系 1、三种坐标系的坐标标量，坐标单位矢量及其相互之间的关系，位置矢量，线 元矢量，面元矢量和体积元： 2、圆柱坐标系和球坐标系下坐标单位矢量在直角坐标系下的表示： 3、矢量运算在三种坐标系下的表示。 §1.3标量场的梯度 1、场的概念及场的类型： 2、等值面的概念 3、标量场的等值面性质： 4、方向导数的定义及计算公式：方向导数与标量场变化的关系： 5、梯度的定义、计算公式、性质及与方向导数的关系。 $1.4矢量场的通量与散度 1、矢量线的定义及矢量场的形象表示： 2、通量的概念及计算公式： 3、通量的正负与闭合面内矢量源的关系： 4、散度的概念及计算公式：

3、单位矢量的计算；矢量的单位矢量表示； 4、矢量的加减的运算法则及图形表示； 5、标量和矢量的乘积； 6、两个矢量的点积的定义、运算及性质； 7、两个矢量的叉积的定义、运算及性质； 8、矢量混合积的运算。 §1.2 三种常用的正交坐标系 1、三种坐标系的坐标标量，坐标单位矢量及其相互之间的关系，位置矢量，线 元矢量，面元矢量和体积元； 2、圆柱坐标系和球坐标系下坐标单位矢量在直角坐标系下的表示； 3、矢量运算在三种坐标系下的表示。 §1.3 标量场的梯度 1、场的概念及场的类型； 2、等值面的概念； 3、标量场的等值面性质； 4、方向导数的定义及计算公式；方向导数与标量场变化的关系； 5、梯度的定义、计算公式、性质及与方向导数的关系。 §1.4 矢量场的通量与散度 1、矢量线的定义及矢量场的形象表示； 2、通量的概念及计算公式； 3、通量的正负与闭合面内矢量源的关系； 4、散度的概念及计算公式；

5、散度定理 S1.5矢量场的环流与旋度 1、环流的定义及计算公式： 2、环流面密度的定义： 3、旋度的定义、计算公式及与环流面密度的关系： 4、斯托克斯定理。 §1.6无旋场与无散场 1、无旋场的定义及其性质； 2、无散场的定义及其性质。 §1.7拉普拉斯运算与格林定理 1、拉普拉斯运算的概念及在各坐标系下的计算公式： 2、格林定理及其应用。 $1.8亥姆霍兹定理 1、亥姆霍兹定理及其应用。 课前自主学习目标与任务： 通过自学熟悉并掌握矢量运算，理解梯度、散度和旋度的概念及运算，理解 亥姆霍兹定理。 章节学习效果检测： 书面作业，教材课后题：1,1,111,1.12,1.14,1.16,1.18 网络教学平台相关题目 在线测试相关题目 学习困惑与建议：

5、散度定理。 §1.5 矢量场的环流与旋度 1、环流的定义及计算公式； 2、环流面密度的定义； 3、旋度的定义、计算公式及与环流面密度的关系； 4、斯托克斯定理。 §1.6 无旋场与无散场 1、无旋场的定义及其性质； 2、无散场的定义及其性质。 §1.7 拉普拉斯运算与格林定理 1、拉普拉斯运算的概念及在各坐标系下的计算公式； 2、格林定理及其应用。 §1.8 亥姆霍兹定理 1、亥姆霍兹定理及其应用。 课前自主学习目标与任务: 通过自学熟悉并掌握矢量运算，理解梯度、散度和旋度的概念及运算，理解 亥姆霍兹定理。 章节学习效果检测: 书面作业，教材课后题：1.1，1.11，1.12，1.14，1.16，1.18 网络教学平台相关题目 在线测试相关题目 学习困惑与建议:

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