《工程电磁场原理》浙大倪光正绪论

1、绪绪 论论一、一、“电磁场电磁场”课程的地位、作用与任课程的地位、作用与任务务二、引言二、引言三、学习方法三、学习方法四、本课程学时分配建议四、本课程学时分配建议一、一、“电磁场电磁场”课程的地位、作用与任课程的地位、作用与任务务 “ “电磁场电磁场”是高等学校电气信息类专业的一门技术基础课；是高等学校电气信息类专业的一门技术基础课； “电磁场电磁场”课程的地位与作用课程的地位与作用 (1) (1)“电磁场电磁场”课程内容是电气信息类专业本科生所应课程内容是电气信息类专业本科生所应具备知识结构的必要组成部分具备知识结构的必要组成部分电气信息类各专业主要课电气信息类各专业主要课程的核心内容都是电

2、磁现象在特定范围、条件下的体现，因程的核心内容都是电磁现象在特定范围、条件下的体现，因此，分析电磁现象的定性过程和定量方法是电气信息类各专此，分析电磁现象的定性过程和定量方法是电气信息类各专业学生掌握专业知识和技能的基础；业学生掌握专业知识和技能的基础； (2)(2)近代科学技术发展进程表明，电磁场理论是众多交近代科学技术发展进程表明，电磁场理论是众多交叉学科的生长点和新兴边缘学科发展的基础；叉学科的生长点和新兴边缘学科发展的基础； (3)(3)教学实践证明，本课程不仅将为电气信息类学生专教学实践证明，本课程不仅将为电气信息类学生专业课的学习提供必须的知识基础，而且将增强学生面向工程业课的学习

3、提供必须的知识基础，而且将增强学生面向工程实际的适应能力和创造能力，关系到学生基本素质培养的终实际的适应能力和创造能力，关系到学生基本素质培养的终极目标。极目标。 (1)(1)在在“大学物理大学物理”电磁学的基础上，进一步阐述宏观电电磁学的基础上，进一步阐述宏观电磁场的基本规律，并根据电气信息类各专业工程实际的需要，磁场的基本规律，并根据电气信息类各专业工程实际的需要，介绍有关电磁技术应用的基本知识；介绍有关电磁技术应用的基本知识； (2)(2)应用场的观点，培养学生对电气信息工程中的电磁现应用场的观点，培养学生对电气信息工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析与判断的初步能力，并进而掌握定象和

4、电磁过程进行定性分析与判断的初步能力，并进而掌握定量分析的基本技能；量分析的基本技能； (3)(3)通过电磁场理论的逻辑推理，培养学生正确的思维方通过电磁场理论的逻辑推理，培养学生正确的思维方法和严谨的科学态度。法和严谨的科学态度。 “电磁场电磁场”课程的主要任务课程的主要任务二、引言二、引言1.1.什么是场？什么是场？ 物理概念上的描述物理概念上的描述 在遍及一个被界定的或无限扩展的空间内，存在在遍及一个被界定的或无限扩展的空间内，存在着某种必须予以重视、研究的效应。着某种必须予以重视、研究的效应。例如：例如：温度场温度场 T ( x, y, z, t )重力场重力场 F ( x, y, z

5、, t )电场电场 E ( x, y, z, t )磁场磁场 B ( x, y, z, t ) 数学意义上的描述数学意义上的描述 给定区域内各点数值的集合，并由此规定了该区给定区域内各点数值的集合，并由此规定了该区域内某一特定量的特性。域内某一特定量的特性。2.2.本课程的理论体系本课程的理论体系宏观电磁理论宏观电磁理论 1865年英国物理学家麦克斯韦年英国物理学家麦克斯韦(J. C. Maxwell)建立的著建立的著名的麦克斯韦电磁场方程组是宏观电磁理论体系的基础。名的麦克斯韦电磁场方程组是宏观电磁理论体系的基础。 宏观电磁理论所涉及的电磁现象和过程的基本特征宏观电磁理论所涉及的电磁现象和过

6、程的基本特征 场域场域(即场空间即场空间)中媒质是静止的，或其运动速度中媒质是静止的，或其运动速度远小于光速；远小于光速； 场域作为点集，点的尺寸远大于原子间的距离。场域作为点集，点的尺寸远大于原子间的距离。3.3.工程电磁场问题的观察点工程电磁场问题的观察点 “电磁场的有效控制和利用电磁场的有效控制和利用” 无论从理解近代科学技术成果或者从发展并实现新的科无论从理解近代科学技术成果或者从发展并实现新的科学技术成果评价，电磁场理论及其应用不仅是日趋发展的电学技术成果评价，电磁场理论及其应用不仅是日趋发展的电工、电子和信息科学技术的重要基础，而且也是旁及军事、工、电子和信息科学技术的重要基础，而

7、且也是旁及军事、生态、医疗、地质等众多领域新科学技术的生长点。这一切生态、医疗、地质等众多领域新科学技术的生长点。这一切都可聚焦于都可聚焦于“电磁场的有效控制和利用电磁场的有效控制和利用”的基本观察点上。的基本观察点上。 浦东国际机场磁悬浮线（浦东国际机场磁悬浮线（EMSEMS型磁浮列车）和日本山梨磁悬型磁浮列车）和日本山梨磁悬浮试验线（浮试验线（EDSEDS型磁浮列车）；型磁浮列车）； 电磁探测（应用于油、气、矿藏、地层结构探测和气象预测电磁探测（应用于油、气、矿藏、地层结构探测和气象预测等遥感、遥测技术）；等遥感、遥测技术）； 电子束曝光、离子束注入技术（大规模集成电路芯片制造）；电子束曝

8、光、离子束注入技术（大规模集成电路芯片制造）； 现代战争中的电磁技术（导弹防御系统、隐身飞机、巡航导弹、现代战争中的电磁技术（导弹防御系统、隐身飞机、巡航导弹、GPSGPS系统、信息干扰等）；系统、信息干扰等）； 广播、电视、移动电话、微波通信和光纤通信等；广播、电视、移动电话、微波通信和光纤通信等； 电磁热加工技术（感应加热、微波加热和微波炉等电磁热加工技术（感应加热、微波加热和微波炉等) )； 生物医学工程中的电磁技术（核磁共振生物医学工程中的电磁技术（核磁共振CTCT、X X线透视和肿瘤热线透视和肿瘤热疗法等）；疗法等）； 超导储能技术；超导储能技术； 高能量密度的百万高能量密度的百万k

9、WkW级汽轮、水轮发电机设计、制造（优化）级汽轮、水轮发电机设计、制造（优化）技术；技术； 1000kV1000kV超高电压电力系统及其装置的设计、制造（优化）技术；超高电压电力系统及其装置的设计、制造（优化）技术； 磁流体发电技术；磁流体发电技术； 纳米微晶磁性材料的应用；纳米微晶磁性材料的应用； 卫星太阳能发电站；卫星太阳能发电站；4.4.知识就是力量知识就是力量 “ “电磁理论及其应用技术电磁理论及其应用技术”是当代高层次电气信息类是当代高层次电气信息类科学工作者和工程师必须具备的基础知识和能力。科学工作者和工程师必须具备的基础知识和能力。 电磁物理概念和有关数学分析工具应用的最佳结合电

10、磁物理概念和有关数学分析工具应用的最佳结合当代大学生当代大学生 知识、能力和素质培养的现实需要；知识、能力和素质培养的现实需要； 走向生活和工作岗位后走向生活和工作岗位后再学习、再创造再学习、再创造的知识和能力的的知识和能力的基础；基础； 面向面向终身学习终身学习需求必要的知识和能力基础。需求必要的知识和能力基础。三、学习方法三、学习方法1.1.深入理解，建立正确的物理概念，并熟练运用必须的数学深入理解，建立正确的物理概念，并熟练运用必须的数学知识和工具；知识和工具； 电磁场理论体系完整、简练，内涵丰富、概念性强，且较电磁场理论体系完整、简练，内涵丰富、概念性强，且较抽象。同时，应用数学知识与

11、工具较多，涉及知识面宽，故更抽象。同时，应用数学知识与工具较多，涉及知识面宽，故更需要注意科学的学习方法。需要注意科学的学习方法。2.2.掌握常用分析、计算的方法；掌握常用分析、计算的方法；3.3.逐步建立工程分析的观点；逐步建立工程分析的观点；4.4.正确的学习态度和方法。正确的学习态度和方法。四、本课程学时分配建议四、本课程学时分配建议 本课程参考学时：本课程参考学时：6060学时。学时。 以电气工程类专业为例，学时分配比例建议如下：以电气工程类专业为例，学时分配比例建议如下：1. 1. 绪论绪论( (含可视化教材的演示含可视化教材的演示) 2) 2学时学时2. 2. 电磁场的数学物理基础电磁场的数学物理基础 6 6学时学时3. 3. 静态电磁场静态电磁场：静电场：静电场 1616学时学时4. 4. 静态电磁场静态电磁场 ：恒定电流的电场和磁场：恒定电流的电场和磁场 1414学时学时5. 5. 动态电磁场动态电磁场：基本理论与准静态电磁场：基本理论与准静态电磁场 8 8学时学时6. 6. 动态电磁场动态电磁场 ：电磁辐射与电磁波：电磁辐射与电磁波 1010学时学时7. 7. 实验实验 4