《电磁场》教学大纲.doc

电磁场教学大纲一、课程信息开课单位电气与信息工程学院课程代码课程名称电磁场英文名称Electromagnetic Fields任课教师朱彦卿职务职称助理教授课程性质专业基础课学分3总 学 时48+16先修课程高等数学，大学物理，积分变换开课学期春季适应专业电气工程及其自动化、自动化、电子科学与技术、测控技术与仪器、计算机科学与技术二、课程内容（一） 课程教学目标 本课程是高等学校工科电类专业的一门技术基础课，又有较大的实用价值。它所涉及的内容是电类专业学生应具备的知识结构的必要组成部分，同时又是一些交叉领域的学科生长点和新兴边缘学科发展的基础。学好这门课程将增强学生的适应能力与创造能力。通过本课程的学习，使学生掌握电磁场的基本理论知识、熟悉宏观电磁场的基本性质和基本规律，掌握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；使学生掌握宏观电磁场与电磁波的基本理论，对一些基本的电磁场与电磁波问题能定性分析和定量计算。同时，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）基本教学内容第一章 静电场教学目的与要求：电场强度E和电位及其它们之间的关系，理解惟一性定理及边界条件的应用，熟练应用镜像法和电轴法，掌握静电能量和静电力的计算方法。掌握求解E和的几种方法、对具体问题能否正确地提出和建立边值问题，掌握镜像电荷的求法及镜像法的有效区域，以及应用虚位移法计算静电力。教学重点： 应用镜像法和电轴法，掌握静电能量和静电力的计算方法。教学难点： 镜像法的有效区域，以及应用虚位移法计算静电力。教学内容：电场强度、电位、电位梯度、根据给定的电荷分布计算电场静电场中的导体和电介质、电偶极子的电场、极化强度、电位移、高斯定律。静电场的有源、无旋性。分界面上的衔接条件。静电场的泊松方程与拉普拉斯方程，解的唯一性定理。电轴法（二线输电线电场）。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）。电容、二线输电线的电容。部分电容的概念。电场能量及其分布。电场力及其计算。 第二章 导电媒质中的恒定电场教学目的与要求深刻理解恒定电流和恒定电场的概念，能正确地分析和求解恒定电场问题，掌握静电比拟、电导和接地电阻的计算方法。教学重点： 恒定电流和恒定电场的概念，能正确地分析和求解恒定电场问题教学难点： 电比拟、电导和接地电阻的计算方法教学内容：电流密度。欧姆定律的微分形式。焦耳定律的微分形式。恒定电流的连续性。导电媒质中恒定电场的基本方程。分界面上的衔接条件。拉普拉斯方程。导电媒质中恒定电场与介质中静电场的相似性。电导与部分电导。接地电阻及其计算。第三章 恒定磁场教学目的与要求深刻理解磁感应强度和磁场强度的概念，应用安培环路定律以及磁矢位、磁位正确分析和求解恒定磁场问题，磁场能量和磁场力的计算方法点。掌握恒定磁场的边值问题，磁场能量和磁场力的计算。教学重点： 应用安培环路定律和磁矢位、磁位分析和求解恒定磁场问题，磁场能量和磁场力的方法。教学难点： 恒定磁场的边值问题，磁场能量和磁场力的计算教学内容：磁感应强度。根据电流分布计算磁场。磁通及其连续性。物质的磁化。磁偶极磁场的概念。磁化强度。磁场强度。安培环路定律。恒定磁场的无散、有旋性。分界面上的衔接条件。磁位。磁矢位。磁场的泊松方程和拉普拉斯方程。二线输电线磁场。磁场的镜象法。电感自感和互感的计算。*聂以曼公式、二线输电线的电感。磁场能量及其分布。磁场力及其计算。磁路及其计算。第四章 时变电磁场教学目的与要求电磁场基本方程组的微分、积分形式及其物理意义，坡印亭矢量和坡印亭定理、电磁场的波动方程和推迟效应。利用坡印亭定理分析电磁场能量的传输情况，和理解推迟效应。教学重点： 坡印亭矢量和坡印亭定理、电磁场的波动方程和推迟效应教学难点： 利用坡印亭定理分析电磁场能量的传输情况，和理解推迟效应教学内容： 电流概念的推广，位移电流。电流的连续性。安培环路定律的推广，麦克斯韦第一方程。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。电磁场能量。坡印亭矢量。动态位及其方程。电磁能的辐射。赫芝偶极子。似稳场的概念。第五章 准静态电磁场教学目的与要求电准静态场和磁准静态场的概念及其基本方程组，涡流及其损耗，集肤效应、邻近效应和电磁屏蔽概念。掌握涡流及其损耗、导体的交流内阻抗的初步计算方法。教学重点：涡流及其损耗，集肤效应、邻近效应和电磁屏蔽概念教学难点： 涡流及其损耗、导体的交流内阻抗的初步计算方法教学内容：电准静态场与磁准静态场。磁准静态场和电路。电准静态场与电荷弛豫。集肤效应。涡流及其损耗。导体的交流内阻抗。邻近效应和电磁屏蔽。第六章 平面电磁波的传播教学目的与要求理解均匀平面电磁波在理想介质和导电媒质中的传播特性，描述波传播特性的参数的物理意义，掌握均匀平面电磁波的反射和透射，驻波及其性质。均匀平面电磁波的反射和透射，驻波、行驻波等物理现象和概念的理解。教学重点： 均匀平面电磁波的反射和透射，驻波及其性质。教学难点： 均匀平面电磁波的反射和透射，驻波、行驻波等物理现象和概念的理解。教学内容：理想介质中的均匀平面波。行波，波速和波阻抗。波的极化、波的反射与折射。驻波。导电媒质中的平面波。波的衰减与透入深度。三、学时分配序号内 容讲课1静电场122恒定电场43恒定磁场84时变电磁场65准静态电磁场66平面电磁波12四、考核方式最终成绩由平时作业成绩、讨论课成绩、平时测验成绩、期末成绩等组合而成。各部分所占比例如下：平时作业成绩：10%，主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。讨论课和课程论文成绩：30%，主要考核发现、分析和解决问题的能力，语言及文字表达能力以及知识点的辐射能力和掌握程度。如果有课程论文，学生可自拟题目或根据任课教师提出的题目撰写课程学习小论文，并在一定形式下进行宣讲、答辩，最后评定课程论文成绩。期中考试成绩：10%期末考试成绩：50%。主要考核电磁场基本概念、基本分析计算方法的掌握程度。五、教材及参考书教材：冯慈璋、马西奎主编工程电磁场导论参考书：电磁场与电磁波，姚 毅，电子信息工程专业本科系列教材，重庆大学出版社，2012Electromagnetic Theory， Stratton, Julius Adams， John Wiley & Sons Inc电磁场与电磁波，谢处方，电子科技大学出版社 ，第4版微波技术基础，杨雪霞清华大学出版社,2009六、授课手段 本课程以课堂教学为主，结合作业、自学、撰写小论文及测验等教学手段和形式完成课程教学任务。在课堂教学中，通过讲授、提问、讨论、演示等教学方法和手段让学生理解电磁场理论的体系、主线，掌握电磁场的基本概念，基本原理和各种分析方法，强调电磁场理论的工程应用背景以及计算机辅助技术在电磁场分析中的应用。 在撰写小论文教学环节中，通过