工程电磁场教学大纲201003

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1、工程电磁场工程电磁场课程教学大纲课程教学大纲英文名称:英文名称: Engineering Electromagnetic Field 课程代码:课程代码: 03110780 课程类别:公共类课程(课程类别:公共类课程( )学科类课程()学科类课程( )专业必修课()专业必修课( )专业选修课()专业选修课( )其他()其他( ) 学学 分:分: 3.5 总总 学学 时:时: 60 其中实践学时:其中实践学时: 授课对象:授课对象: 自动化自动化 ,电气工程及其自动化,电气工程及其自动化 先修课程先修课程: :高等数学,大学物理,高等数学,大学物理, 一、课程目的与任务一、课程目的与任务 电磁场

2、是研究物质电磁属性存在的性质及电磁波运动形式及其规律的学科。现代电子技术如通 信、广播、电视、雷达、测控等都离不开电磁波的发射、控制、传播和接收。从电力、交通、工业到 医疗几乎都涉及到电磁场理论的应用。同时电磁学也一直是新兴科学的孕育点,是许多工程技 术的基础。所以电磁场这门课是电子信息类必修的一门专业基础课。通过电磁场的学习,培养学生具有分析问题和解决问题的实际工作能力,培养学生具有严谨的科学学风、抽象思维能力及创新精神。 二、教学基本要求二、教学基本要求 学生通过本课程的学习,系统掌握电磁场的基本概念、基本原理和基本规律。掌握电场、磁场的基本性质及电磁波的运动形式,为微波通信、天线理论、光

3、纤通信打下坚实的理论基础。使同学具有科学的思维方法和勇于探索问题、解决问题的能力。 三、教学内容(按章、节、目三个层次详细编写,含具体要求、重难点内容和学时分配)三、教学内容(按章、节、目三个层次详细编写,含具体要求、重难点内容和学时分配)(一)矢量分析 本章内容: 场、标量场、矢量场、标量场的方向导数、矢量场的通量、散度、环量和旋度。圆柱坐标系和球坐 标系;亥姆霍兹定理。 本章要求: 熟练掌握标量、矢量的概念,并能对标量的梯度、矢量的散度、旋度进行熟练运算。熟练掌握散度定理、斯拖克斯定理,并运用定理熟练解题。熟练掌握直角坐标、圆柱坐标和球坐标矢量运算。 掌握亥姆霍兹定理,明确矢量场分析的方向

4、和方法。 (二)、电磁场中的基本物理量和基本实验定律 本章内容: 电荷与电荷分布、电流与电流密度、电流连续性方程、电场强度、库仑定律、安培力定律、磁感应、 电场强度的矢量积分公式、磁感应强度的矢量积分公式。 本章要求: 熟练掌握电磁场中的基本物理量和基本实验定律。电荷分布、电流和电流密度、电流连续性方程 的运算。熟练掌握安培力定律、库仑定律。熟练掌握电场、磁场的矢量积分公式,并能熟练解题。 (三)、静电场分析 本章内容: 静电场分析的基本变量、静电场的基本方程、电位函数、泊松方程、拉普拉斯方程、电介质的极 化与极化强度、介质中的高斯定律与边界条件、恒定电场的基本方程与边界条件、导体系统的电 容

5、、电场能量与能量密度、电场力。 本章要求: 熟练掌握静电场的基本变量和场方程,明确静电场的特性。熟练掌握电位函数的定义,通过电位 函数会求解电场强度。掌握静电场的泊松方程和拉普拉斯方程的定义,通过方程会求解电场强 度。掌握电介质的极化与极化强度。熟练掌握介质中的高斯定律与边界条件,运用高斯定律和边 界条件熟练解题。掌握恒定电场的基本方程与边界条件,注意与静电场的异同。了解导体系统的 电容分布。熟练掌握电场能量与能量密度。并能进行计算。一般掌握电场力。 (四)、静态场边值问题的解法 本章内容: 直角坐标中分离变量法、圆柱坐标中的分离变量法、球坐标中的分离变量法、镜像法。 本章要求: 掌握镜像法求

6、解静态场的方法。对分离变量法一般了解。 (五)、恒定磁场分析 本章内容: 恒定磁场的基本变量、真空中的磁场基本方程、矢量磁位、磁偶极子的矢量位、物质的磁化现象 与磁化强度、磁介质中磁场的基本方程、磁场的边界条件、自电感与互电感、磁场能量与磁场力。本章要求: 熟练掌握恒定磁场的基本变量,真空中磁场的基本方程。掌握矢量磁位的定义,并通过矢量磁位 能求解磁感应强度。掌握磁偶极子的矢量位求法。了解物质的磁化现象与磁化强度。熟练掌握磁 介质中磁场的基本方程,明确磁场的基本性质,熟练掌握磁场的边界条件。掌握自电感与互电感 的定义及计算方法。熟练掌握磁场能量与能量密度定义与计算,了解磁场力的一般求法。 (六

7、)、时变电磁场 本章内容: 法拉第电磁感应定律、位移电流、麦克斯韦方程、时变电磁场的边界条件、坡印廷定理和坡印廷 矢量、波动方程、动态标量位与矢量位。 本章要求: 掌握法拉第电磁感应定律,掌握位移电流的概念。熟练掌握麦克斯韦方程及时变电磁场的边界 条件,通过麦克斯韦方程能够熟练解题。熟练掌握坡印廷定理和坡印廷矢量,明确其物理意义。 熟练掌握波动方程,明确参数的物理意义。了解时变场的动态标量位和矢量位 (七)、正弦平面电磁波 本章内容:亥姆霍兹方程、平均坡印廷矢量、理想介质中的均匀平面波、波的极化特性、损耗媒 质中的均匀平面波、均匀平面波对平面分界面的垂直入射和斜入射、相速和群速本章要求: 掌握

8、复数形式的波动方程即亥姆霍兹方程,求出波动方程的解。熟练掌握平均坡印廷矢量,理解 其物理意义。熟练掌握理想介质中均匀平面波的特性。熟练掌握波的极化特性。掌握损耗媒质中 均匀平面波的特性。掌握均匀平面波对平面分界面的垂直入射和斜入射的一些物理性质。了解 相速和群速的概念。第一部分 矢量分析8 第二部分 电磁场的基本物理量和基本实验定律10 第三部分 静电场分析10 第四部分 静态场边值问题的解法4 第五部分 恒定磁场分析 10 第六部分 时变电磁场 10 第七部分 正弦平面电磁波12 共 计64四、推荐教材或参考书目四、推荐教材或参考书目(一)推荐教材:推荐教材:电磁场与电磁波. 谢处方 主编. 高等教育出版社(二)参考(二)参考书书目:目:电磁场与电磁波.王家礼 主编. 西安电子科技大学出版社.电磁场与电磁波. 杨儒贵主编. 高等教育出版社. 大纲撰写人:大纲撰写人: 谭健敏谭健敏 系(教研室)意见:系(教研室)意见: 学院学术委员会意见:(签字)学院学术委员会意见:(签字) 学院审核:(签字、盖章)学院审核:(签字、盖章) 20102010 年年 5 5 月月 1010 日日 注:注:1、请在黄色显示的区域里用、请在黄色显示的区域里用“仿宋仿宋 五号五号”字体填写。字体填写。2、课程类别请在相应类别后填、课程类别请在相应类别后填“”“”

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