电磁场课程教学大纲

电磁场课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：201404107课程中文名称：电磁场课程英文名称：ElectromagneticField课程性质：专业核心课程/专业选修课程开课专业：自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术开课学期：5总学时：32总学分：2二、课程目标目标1：掌握电磁场方面的基本概念、基本原理和分析方法，能够将其用于电气工程、船舶电力系统、电气设备自动化、工业自动化、测控技术与仪器、探测制导与控制技术等相关领域中，通过分析与计算等手段解决场的辐射、波的传播等复杂工程问题，对其中涉及的一些基本电磁现象能够用场的观点进行解释和分析，以获得有效结论。（对应指标点1-3）目标2：在电气工程、船舶电力系统、电气设备自动化、工业自动化、测控技术与仪器、探测制导与控制技术等相关领域中，能正确理解和评价电磁场对社会生活和科学研究中的作用和影响，培养环境保护和可持续发展意识，并通过文献研究熟悉电磁领域的国际发展趋势。（对应指标点7-1）电磁场是电磁物理概念和有关数学分析工具应用的有效结合，是培养大学生知识、能力和素质的现实需要。通过电磁场的学习，使学生掌握电磁场的基本概念、原理和规律，具备必要的分析、计算和实践技能，培养学生抽象思维能力及工程意识，具备应用电磁场分析与解决相关领域中实际工程问题的能力；培养学生正确理解和评价电磁场在社会生活和科学研究中环境、社会可持续发展等方面的作用和影响，熟悉电磁领域的国际发展趋势。三、教学基本要求1、通过学习电磁场的专业知识，能够对静态和动态电磁场的工程基础问题进行分析与计算。掌握电磁场课程中应用到的矢量分析方法；掌握梯度、散度及旋度的定义、物理意义及其计算公式；理解积分形式和微分形式的电磁场基本方程组，具备利用麦克斯韦方程组解决实际电气工程、船舶电力系统、电气设备自动化及工业自动化、测控技术与仪器、探测制导与控制技术等相关领域中工程电磁场问题的能力。掌握在直角坐标系下静电场问题的计算方法，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，能定性地描绘场的大致分布；掌握动态电磁场波动方程、电磁场边界条件与坡印廷定理；理解电磁场能量的分布与传输，利用能量关系能计算电场力、磁场力；掌握平面电磁波在理想介质及导电媒质中传播规律，对工程中一些基本电磁现象（如电磁检测、电磁兼容、生物电磁场、磁悬浮、无线电传输、光学测量等）进行解释和分析，得出有效的结论。（对应目标1）2、通过所学的专业知识，并通过文献研究，能够对电磁场在社会生活和科学研究中环境、社会可持续发展等方面的作用、影响以及发展趋势进行分析。针对具体工程电磁场现象，结合所学专业知识，分析电磁场在工程中的具体应用原理及电磁辐射对环境的影响，并通过文献研究了解国内外发展趋势。（对应目标2）四、教学内容与学时分配1绪论（1学时）1.1场的描述1.2电磁场现象2矢量分析与场论（5学时）（5号宋体）2.1矢量代数2.2标量场的方向导数与梯度2.3矢量场的通量与散度、散度定理2.4矢量场的环量与旋度、斯托克斯定理2.5亥姆霍兹定理2.6曲面坐标系3静电场分析（6学时）3.1静电场的基本方程3.2电位函数、泊松方程、拉普拉斯方程3.3电解质的极化与极化强度3.4介质中的高斯定律与边界条件3.5静态场边值问题3.6电场能量与能量密度4恒定电场和恒定磁场（8学时）4.1恒定电场的基本方程4.2恒定电场不同媒质分界面上的边界条件4.3恒定磁场的基本方程4.4矢量磁位和磁偶极子4.5毕奥—萨法尔定律和安培环路定律4.6恒定磁场不同媒质分界面上的边界条件4.7电感的定义与计算4.8磁场能量的计算5时变电磁场（6学时）5.1时谐电磁场的复数表示5.2时变电磁场的边界条件5.3坡印廷定理和坡印廷矢量5.4动态标量位与矢量位、波动方程5.5电磁能量传输和似稳场6平面电磁波（6学时）6.1平面电磁波的基本概念6.2理想介质中的均匀平面波6.3工程电磁场应用五、教学方法及手段1、以课堂教学形式达成课程目标（1）采用启发式教学、鼓励学生自学、培养学生自学能力，贯彻少而精的原则，精选教学内容，精讲多练。（2）采用传统授课模式与多媒体教学相结合的方法；在讲课过程中给出各章节主要专业名词的英语单词，培养学生阅读相关外文文献的能力。（3）书中构建的理论体系为运用演绎法，从麦克斯韦方程组出发，基于矢量场的亥姆霍兹定理，有一般到特殊进行推理和论述，让学生理解此过程并引导培养学生创新设计意识的建立。（4）引导学生掌握测控电磁场的相关概念、基本特性、分析方法、以及书中的精选习题，增进分析和解决实际问题的能力，扩展学生知识面，激发学习兴趣。（5）综合考虑本课程在课程体系中的作用和授课时间节点的要求，以问题提出、思想方法、内容归纳、案例应用为授课陈述路线，详细讲述相关理论信息，以及典型应用习题，加深学生对知识的理解。2、以多环节训练相结合形式达成课程目标（1）课后思考：根据课程教学进程，布置课后思考题，包括重要概念分析和思考题。（2）课堂讨论：根据授课情况和学生理解程度设置，就某些问题进行课堂讨论，启发、引导学生参与从问题提出到建立简单解决方案的思维过程。（3）随堂测验：课堂上检测学生对相关知识的理解，掌握学生对本门课程的掌握程度。（4）课程报告：针对具体工程电磁场问题，组织学生查阅文献，分析电磁场在工程中的具体应用原理及电磁辐射对环境的影响，了解电磁场对国内外发展趋势。（5）期终考试：内容涉及课程的基本概念、基本方法等，题型包括填空、选择、计算题等。授课教师应用基于微信公众号的辅助教学平台为学生提供教学资源，辅助学生完成预习和复习的学习过程。应用网络信息化技术实现师生在线交流，达到课程培养的目标要求。六、实验（或）上机内容无七、前续课程、后续课程前续课程：电路基础、大学物理、微积分A后续课程：无八、参考教材及学习资源《工程电磁场原理》（第三版）倪光正，高等教育出版社，2016.何业军,桂良启.电磁场与电磁波（第2版）.清华大学出版社，2013.FawwazT.Ulaby.FundamentalsofAppliedElectromagnetic(6thEdition).PrenticeHall,2010.九、考核方式教学