《电磁场》教学大纲

《电磁场》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05141021课程性质：学科基础必修课学分：2学分学时：32学时（理论32学时）先修课程：大学物理、高等数学等后续课程：电机学、电力系统分析、高电压技术等适用专业：电气工程及其自动化开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《电磁场》是电气工程及其自动化专业的学科基础必修课。通过本课程的学习，使学生进一步掌握宏观电磁场的基本性质、基本规律和基本计算方法。能利用电磁场的观点分析和解决电气工程领域中的基本电磁问题。本课程为电气工程及其自动化专业本科生的后续课程诸如电机学、高电压技术、电力系统分析、电气设备等课程的学习奠定理论基础，也为本科生毕业后从事科学研究和技术创新提供理论支撑。课程教学中以多种形式穿插介绍我国电磁理论及电磁材料等领域的最新进展，引导学生了解我国在电磁场领域的贡献和优势、与世界相关行业的差距，增强学生的民族自豪感和时代紧迫感，同时增强学生的法治观念、社会责任感和创新意识。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：通过本门课程的学习，掌握电磁场的基本理论知识和基本分析方法，为学习电子与电气类专业的后续课程准备必要的电磁场知识。课程目标2：通过本课程的学习，使学生树立严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，培养学生的科学思维能力、分析计算能力和科学归纳能力。课程目标3：在课程学习的同时，使学生养成实事求是、积极探索、持之以恒的治学态度；认真细致的工作作风；客观辩证的思维方式，引导学生践行社会主义核心价值观。课程目标4：通过对各种电气工程领域电磁场问题的学习，使学生建立用数学思维模式来描述和解决工程问题的工程意识，将学习的知识体系做到前后贯通，立体关联，提升学生的工程素养与科学素养。三、课程目标与毕业要求《电磁场》课程教学目标对电气工程及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.3能够利用专业基础知识对复杂电气工程问题进行分析、计算并提出解决方案。课程目标1：通过本门课程的学习，掌握电磁场的基本理论知识和基本分析方法，为学习电子与电气类专业的后续课程准备必要的电磁场知识。课程目标4：通过对各种电气工程领域电磁场问题的学习，使学生建立用数学思维模式来描述和解决工程问题的工程意识，将学习的知识体系做到前后贯通，立体关联，提升学生的工程素养与科学素养。H2.问题分析2.3能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理，并通过文献研究分析影响复杂电气工程问题的因素，以获得有效结论。课程目标1：掌握电磁场的基本理论知识和基本分析方法，为学习电子与电气类专业的后续课程准备必要的电磁场知识。课程目标2：通过本课程的学习，使学生树立严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，培养学生的科学思维能力、分析计算能力和科学归纳能力。H3.工程与社会3.2能够根据特定需求，完成对复杂电气工程系统与单元（部件）的设计、调试与优化。课程目标3：在传授知识课程学习的同时，帮助使学生养成实事求是、积极探索、持之以恒的治学态度；认真细致的工作作风；客观辩证的思维方式，引导学生践行社会主义核心价值观。课程目标4：通过对各种电气工程领域电磁场问题的学习，使学生建立用数学思维模式来描述和解决工程问题的工程意识，将学习的知识体系做到前后贯通，立体关联，提升学生的工程素养与科学素养。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.电磁场数学物理基础1.1矢量运算及坐标系1.2梯度、散度、旋度1.3散度定理、斯托克斯定理1.4亥姆霍兹定理教学要求：掌握矢量和标量的基本运算规则；理解梯度、散度、旋度的物理意义；理解散度定理、斯托克斯定理及亥姆霍兹定理。重点：梯度、散度、旋度；散度定理和斯托克斯定理；亥姆霍兹定理。难点：坐标系变换，旋度，亥姆霍兹定理。61、22.静电场2.1库仑定律及真空中的静电场2.2电介质的极化及静电场基本方程2.3静电场连续性方程2.4电容与静电场能量2.5静电场工程应用专题训练教学要求：理解并掌握静电场的基本方程；掌握介质中静电场的基本方程与媒质方程；了解不同介质分界面上静电场的边界条件；掌握电容、电场能量密度及其基本计算。重点：介质中静电场的基本方程，电位，电容。难点：电介质的极化机理，电容的计算，电场能量的计算。61、2、3、43.恒定电场3.1电流密度及欧姆定律的微分形式3.2电源电动势及环路定理3.3不同媒质分界面的边界条件3.4电导、接地与跨步电压3.5恒定电场工程应用专题训练教学要求：理解恒定电场的基本方程；理解欧姆定律的微分形式；了解不同导体分界面上的衔接条件；了解接地概念并能够计算接地电阻及跨步电压。重点：恒定电场的基本方程；欧姆定律的微分形式。难点：漏电流、跨步电压计算。41、2、3、44.恒定磁场4.1安培力定理、毕奥-萨伐尔定律及真空中磁场基本性质4.2材料的磁化及恒定磁场的基本方程4.3磁性材料的分类及其工程应用4.4恒定磁场工程应用专题训练教学要求：理解安培力定律、毕奥-萨伐尔定律；了解不同材料的磁化特性及铁磁材料在电工领域的用途；理解并掌握安培环路定理；理解电感与互感的计算及工程应用。重点：毕奥-萨伐尔定律；安培环路定律；磁场媒质构成方程。难点：毕奥-萨伐尔定律计算磁场；电感的计算。61、2、3、45.时变电磁场5.1法拉第电磁感应定律5.2全电流定律5.3麦克斯韦方程组5.4电磁波，坡印廷定理5.5工程中的电磁问题教学要求：理解法拉第电磁感应定律与全电流定律；理解麦克斯韦方程组的物理意义；了解电磁波的产生及传播。重点：麦克斯韦方程组。难点：位移电流假设；电磁波的产生；坡印廷定理61、2、3、46.准静态电磁场6.1趋肤效应与邻近效应6.2涡流及损耗6.3电气设备的发热教学要求：理解趋肤效应与邻近效应的原因及在工程中的影响；了解涡流损耗及其治理方法重点：涡流。难点：趋肤效应，邻近效应41、2、4合计32五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、测试、作业、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。使学生较好的掌握电路分析的基本概念、基本原理和基本方法，获得分析电路的思维能力与计算能力，具有解决工程实际电路问题的基本能力和素质。六、课程资源1.推荐教材：（1）倪光正.工程电磁场原理(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2016.2.参考书：（1）雷银照.电磁场(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2011.（2）冯慈璋,马西奎.工程电磁场导论[M].北京:高等教育出版社,2000.（3）王泽中,金玉生.工程电磁场[M].北京:清华大学出版社,2011.（4）杨宪章.工程电磁场[M].北京:中国电力出版社,2011.3.期刊：（1）电工技术学报,中国电工技术学会主办（2）电工电能新技术,中国科学院电工研究所主办（3）电测与仪表,中国仪器仪表学会电磁测量信息处理仪器分会主办（4）河南工学院学报,河南工学院主办（5）APPLIEDCOMPUTATIONALELECTROMAGNETICSSOCIETYJOURNAL,AppliedComputationalElectromagneticsSociety4.网络资源：（1）爱课程网./home/（2）中国大学慕课网/（3）国家电网/七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标1234过程性考核课堂表现12（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题和讨论问题情况进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√4422阶段测试14（1）主要考核学生对各章节知识点的理解和掌握程度，满分100分；（2）每次阶段测试单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以阶段测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√4433作业14（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√5432期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核电磁场数学物理基础、静电场、恒定电场、静磁场、时变电磁场等内容；（3）考试题型为：填空题、选择题、判断题、简答题、计算题等类型。√√√√20201010合计：100分33321817八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、作业和测试、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、判断题、简答题、计算题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、作业和阶段性测试等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现30无缺课现象，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。无缺课现象，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。无无故缺课现象，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。出勤率高，偶尔参与教学活动。缺课超过三次，不参与教学活动。作业35作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于80%，字迹工整。不交作业1次以内，准确率大于70%。不交作业2次以内，准确率大于60%。