电磁场与电磁波教案兰州交通大学精品课程建

电磁场与电磁波教案学院：电子信息工程学院教室：电信基础教室课程名称：电磁场与电磁波班主任教师：封志宏学期：课堂：电子信息工程学院制兰州交通大学教案(理论教学用)第一堂课时： 2课程的对象章节第一章1.1、1.2教育的目的和要求回顾向量代数的概念和运算，进一步学习，学习常用的正交坐标系(包括正交坐标系、圆柱坐标系、球坐标系)。 由于电磁场的计算常用圆柱坐标系和球坐标系，这两个坐标系是本课程中非常基础和重要的知识点。讲授主要内容1.1向量代数1.2种常用正交坐标系把重点放在难点重点在于正交坐标系、圆柱坐标系、球坐标系和三个坐标系之间的换算关系。要求把握知识点和分析方法需要掌握3个坐标系下微积分运算和3个坐标系间的换算关系教授思维方式、采用的教学方法和辅助手段、板书设计、重点突出、难点如何解决、师生交流等1.1向量代数1.2种常用正交坐标系1 .正交坐标系位置向量：线型向量：宾矢量：体积元：2 .圆柱坐标系，、位置向量：线型向量：宾矢量：体积元：3 .球坐标系、位置向量：线型向量：宾矢量：体积元：工作安排1.8、1.9和1.10主要的参考资料电磁场与电磁波李锦屏编着兰州大学出版社备注兰州交通大学教案(理论教学用)第二堂课时： 2课程的对象章节第一章1.3、1.4教育的目的和要求梯度、分散度和旋转度是构成麦克斯韦方程的基本算子，也是计算电磁场的基本算子，因此根据方向导数、通量和环流介绍了三个算子的物理意义和计算公式。讲授主要内容1.3标量场的坡度1.4向量场的通量和分散度。把重点放在难点重点是标量场梯度、向量场通量和分散度及分散度定理。 难点在于圆柱坐标系和球坐标系中的梯度、通量和分散度的计算。要求把握知识点和分析方法掌握标量场梯度、向量场通量和分散度的物理意义和计算及分散度定理。教授思维方式、采用的教学方法和辅助手段、板书设计、重点突出、难点如何解决、师生交流等1.3标量场的坡度正交坐标系：圆柱坐标系：球坐标系：1.4向量场的通量和分散度助熔剂正交坐标系分散度方差定理正交坐标系：圆柱坐标系：球坐标系：工作安排1.12、1.14、1.16、1.12和1.18主要的参考资料电磁场与电磁波李锦屏编着兰州大学出版社备注兰州交通大学教案(理论教学用)第三节课时： 2课程的对象章节第一章1.5、1.6教育的目的和要求梯度、分散度和旋转度是构成麦克斯韦方程的基本算子，也是计算电磁场的基本算子，因此根据方向导数、通量和环流介绍了三个算子的物理意义和计算公式。讲授主要内容1.5向量场的环流和旋转度1.6无回转场和无分散场把重点放在难点着重于矢量场的环流和旋转度、无旋转场和无分散场、斯托克斯式。 难点是圆柱坐标系和球坐标系下环流和旋转度的计算。要求把握知识点和分析方法掌握向量场环流和旋转度的计算公式和斯托克斯公式。教授思维方式、采用的教学方法和辅助手段、板书设计、重点突出、难点如何解决、师生交流等1.5向量场的环流和旋转度在环流直角坐标系中旋转度斯托克斯定理正交坐标系：圆柱坐标系：球坐标系：1.6无回转场和无分散场没有转弯的地方。、无散场：满足要求。工作安排1.15、1.27和1.29主要的参考资料电磁场与电磁波李锦屏编着兰州大学出版社兰州交通大学教案(理论教学用)第四节课时： 2课程的对象章节第一章1.7、1.8教育的目的和要求拉普拉斯运算是电磁场波动方程的主要运算，亥姆霍兹定理总结了矢量场的基本性质，指出研究矢量场必须从场的分散度和旋转度着手，研究电磁场必须从电场和磁场的分散度和旋转度着手。讲授主要内容1.7拉普拉斯运算与绿色公式1.8亥姆霍兹定理把重点放在难点重要的是拉普拉斯运算和亥姆霍兹定理，难点是圆柱坐标系和球坐标系下的拉普拉斯运算。要求把握知识点和分析方法要求掌握拉普拉斯运算。教授思维方式、采用的教学方法和辅助手段、板书设计、重点突出、难点如何解决、师生交流等1.7拉普拉斯运算与绿色公式正交坐标系：圆柱坐标系：球坐标系：1.8亥姆霍兹定理工作安排主要的参考资料电磁场与电磁波李锦屏编着兰州大学出版社兰州交通大学教案(理论教学用)第五节课时： 2课程的对象章节第二章2.1、2.1教育的目的和要求回顾普通物理中学到的电荷守恒定律和真空中静电场的基本定律，从梯度、分散度、旋转度角度深入理解和把握静电场的基本定律，为时变场奠定基础。讲授主要内容2.1电荷守恒定律2.2真空中静电场的基本规律把重点放在难点重点是电荷守恒定律和静电场的基本方程，难点是高斯定理的推导。要求把握知识点和分析方法要求掌握电荷守恒定律，掌握真空中静电场的基本定律，可从电荷分布计算空间的电场分布。教授思维方式、采用的教学方法和辅助手段、板书设计、重点突出、难点如何解决、师生交流等2.1电荷守恒定律电荷体密度：电荷面密度：电荷密度：点电荷电荷密度：电流密度矢量：电荷守恒定律：恒定电流的电流连续性方程式：2.2真空中静电场的基本规律点电荷：体电荷：面电荷：线电荷：静电场的基本方程，工作安排2.1、2.2和2.3主要的参考资料电磁场与电磁波李锦屏编着兰州大学出版社备注兰州交通大学教案(理论教学用)第七节课时： 2课程的对象章节第二章2.3教育的目的和要求教电介质的极化性质。 包括极化电荷的面密度、体密度、电介质的结构关系、电介质的基本方程式。讲授主要内容2.4电介质的电气特性把重点放在难点重要的是媒体的结构关系和基本方程。 难点是形象的理解极化现象。要求把握知识点和分析方法要求掌握介质中的结构关系和基本方程，利用基本方程求解电磁场。教授思维方式、采用的教学方法和辅助手段、板书设计、重点突出、难点如何解决、师生交流等2.4介质的电磁特性2.4.1电介质的极化电介质表面极化电荷面密度：极化电荷体密度：电介质的结构关系：电介质的基本方程式：，工作安排2.9主要的参考资料电磁场与电磁波李锦屏编着兰州大学出版社兰州交通大学教案(理论教学用)第七节课时： 2课程的对象章节第二章2.4教育的目的和要求求解静电场问题实质上在特定边界条件下求解e、d讲授主要内容2.4静电场的边界条件把重点放在难点难点是对边界条件的理解和把握。 的双曲馀弦值。要求把握知识点和分析方法要求掌握介质中的结构关系和基本方程，利用基本方程求解电磁场。教授思维方式、采用的教学方法和辅助手段、板书设计、重点突出、难点如何解决、师生交流等2.4介质的电磁特性2.4.1电介质的极化电介质表面极化电荷面密度：极化电荷体密度：电介质的结构关系：电介质的基本方程式：，工作安排2.9主要的参考资料电磁场与电磁波李锦屏编着兰州大学出版社兰州交通大学教案(理论教学用)第八节课时： 2课程的对象章节第二章2.5、2.6和2.7教育的目的和要求根据静态场教时变场的基本方程。 麦克斯韦方程是从法拉第电磁感应定律和位移电流假说推导出来的。 求解电磁场问题实质上求解特定边界条件下的麦克斯韦方程。讲授主要内容2.5电磁感应定律和位移电流2.6麦克斯韦方程2.7电磁场的边界条件把重点放在难点重要的是麦克斯韦方程和边界条件。 难点是对边界条件的理解和把握。要求把握知识点和分析方法掌握麦克斯韦方程和边界条件。教授思维方式、采用的教学方法和辅助手段、板书设计、重点突出、难点如何解决、师生交流等2.5电磁感应定律和位移电流法拉第电磁感应定律：正在推进的电磁感应定律位移电流密度：全电流法则：2.6麦克斯韦方程，本构造关系：2.7电磁场的边界条件边界条件：，工作安排2.16、2.25和2.272.29主要的参考资料电磁场与电磁波李锦屏编着兰州大学出版社备注兰州交通大学教案(理论教学用)第九节课时： 2课程的对象章节第三章3.1、3.2教育的目的和要求给出了静电场的分析方法、电位函数，推导出功率密度和电场总能量的计算公式.讲授主要内容3.1静电场分析3.2导电介质中的恒电场分析把重点放在难点重点是电位函数，难点是功率密度的推导。要求把握知识点和分析方法3.1静电场分析3.2导电介质中的恒电场分析教授思维方式、采用的教学方法和辅助手段、板书设计、重点突出、难点如何解决、师生交流等3.1静电场分析3.1.1静电场的基本方程和边界条件基本方程式：结构关系：边界条件：3.1.2电位函数点电荷：体电荷：面电荷：线电荷：静电势微分方程：边界条件：3.1.4静电场的能量功率密度：电场总能量：3.2导电介质中的恒电场分析恒定电场的基本方程式：结构关系：恒定电场的边界条件：电位方程式：边界条件：工作安排3.2、3.3主要的参考资料电磁场与电磁波李锦屏编着兰州大学出版社备注兰州交通大学教案(理论教学用)第十节课时： 2课程的对象章节第三章3.3、3.4和3.5教育的目的和要求介绍了稳态磁场的分析方法、磁场能量密度、静态场的边值问题、唯一性定理和镜像法.讲授主要内容3.3恒定磁场分析3.4静态场的边值问题和解的唯一定理3.5镜像法把重点放在难点重点镜像法，磁场能量。要求把握知识点和分析方法理解唯一的定理，把握镜像法。教授思维方式、采用的教学方法和辅助手段、板书设计、重点突出、难点如何解决、师生交流等3.3恒定磁场分析基本方程式：边界条件：，磁场能量密度：磁场总能量：3.4静态场的边值问题及解的唯一定理第一类边值问题(或德里克问题):第二类边值问题(或纽曼问题):第三类边缘值问题(或混合边缘值问题):唯一定理3.5镜像法工作安排3.7，3.11主要的参考资料电磁场与电磁波李锦屏编着兰州大学出版社备注兰州交通大学教案(理论教学