工程电磁场基本知识点讲课教案
电磁场基础课程设计
电磁场基础课程设计一、课程目标本课程旨在帮助学生全面掌握电磁场的基本理论和相关计算方法，能够熟练运用电磁场理论及其相关的数学知识，解决实际电磁场问题，为学生深入学习电子、电机、通信等相关专业知识奠定坚实的基础。
二、教学内容1. 电场理论电场的定义、电场强度、静电场的高斯定律、电势能、电场的能量密度、电介质的极化和电容器等。
2. 磁场理论磁场的定义、磁场强度、静磁场的安培定理、磁通量和磁通量密度、磁介质和磁性材料等。
3. 电磁场理论麦克斯韦方程组及其物理意义、电磁波的传播、电磁场的能量密度和能流密度等。
4. 电磁场实验电场实验：安培积分法测电场、电容器储能实验、电偶极子实验等。
磁场实验：质点带电量的测定、磁场中电子的轨迹、磁感应强度测定等。
电磁场实验：电磁振荡实验、射频场实验、全息照相实验等。
三、教学方法本课程将采用理论讲解和实验操作相结合的教学方法，注重理论知识和实际操作的结合，采用示范实验、互动演示、小组合作和讨论等教学方法，提高学生实际操作的能力、创新思维和团队精神，使学生在学习过程中掌握知识，培养实际应用能力，达到课程目标。
四、考核方式本课程的考核方式包括课堂测试和实验报告两部分，每部分占总成绩的50%。
课堂测试：以选择题、计算题、简答题等形式进行，考查学生对本课程理论知识的掌握和理解情况。
实验报告：做实验时要认真记录实验数据，实验报告需要详细叙述实验过程、结果及数据的处理和分析，考查学生对实验操作的掌握能力和实验结果的分析能力。
五、教材参考1.高等电磁场理论，王长和等著，清华大学出版社，2012年版。
2.电磁场理论与应用，王德生等著，高等教育出版社，2013年版。
3.应用电磁场，王阳等著，电子工业出版社，2011年版。
六、教学时长本课程为期16周，每周3个学时，共计48学时。
七、总结本课程作为电子信息类专业的基础课程，对于学生的职业发展和学术研究具有重要意义，将帮助学生更好地理解电子、电机、通信等专业知识，并为未来的专业研究和科研工作打下坚实的基础。
电磁场原理教案：深入掌握电磁学基础
电磁场原理教案：深入掌握电磁学基础深入掌握电磁学基础电磁学是物理学中的一个重要分支，涉及到电荷、电流以及电场、磁场等物理量的研究和应用。
其中，电磁场是电荷和电流相互作用而产生的现象，是电磁学的重要基础。
本文主要介绍电磁场的原理和应用，以及如何深入掌握电磁学的基础知识。
一、电磁场的基本概念1、电磁场的定义电磁场是指电荷和电流相互作用所产生的一种物理现象，它在空间中形成了电场和磁场，这两个场相互垂直，但又有密切的联系。
电磁场的存在和运动是由麦克斯韦方程组所描述的。
2、电场的概念电场是指电荷在周围形成的一种场，是描述电荷之间相互作用和势能转化的物理量。
根据库仑定律，电荷和电荷之间相互作用的力与它们之间的距离平方成反比，与它们之间的符号相反。
电场的强度与电荷之间的距离、它们之间的数量和符号以及介质的性质有关。
3、磁场的概念磁场是指磁铁或者电流所产生的一种场，是描述磁性物质之间相互作用和磁能转换的物理量。
根据安培定律，电流与电流之间相互作用的力与它们之间的距离成反比，与它们之间的符号相同。
磁场的强度与电流强度、距离以及媒质的磁导率有关。
4、电磁波的概念电磁波是指电场和磁场互相激发并在空间中传播的一种波动现象，它们的振荡方向垂直于传播方向，具有走路线性特征和特定的传播速度。
电磁波的频率和波长决定了它们的能量、频段和应用范围。
二、电磁场的主要原理1、麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程，包括四个方程式，即高斯定律、法拉第定律、安培定律和法拉第电磁感应定律。
它们分别反映了电场和磁场的基本性质和相互关系，是电磁学研究的核心内容。
通过掌握麦克斯韦方程组，人们可以深入了解电磁场的本质和运动规律，为电磁学应用提供理论基础。
2、电磁场的叠加原理电磁场的叠加原理是指在同一区域内有多个电荷或电流时，它们相互影响而形成的总电磁场等于各个电荷或电流所产生的电磁场的矢量和。
换句话说，当有多个电荷或电流时，它们会影响周围的空间，产生了相应的电场和磁场，但这些场之间并不会相互影响，而是独立叠加。
工程电磁场导论-知识点-教案_第一章
电磁场理论第一章静电场1.1 电场强度电位4 2 2了解：定义法求解带电体电场强度和电位方法掌握：库仑定律、电场强度、电位的定义及定义式掌握：静电场环路定律及应用，叠加法计算电场强度和电位知识点：库仑定律；电场强度定义；电位定义；叠加法计算；电力线；等位线（面）；静电场环路定律；电场强度与电位关系的微分表示及意义；电偶极子定义及其在远区场的电场强度和电位．重点：静电场环路定律，电场强度与电位关系难点：静电场环路定律的微分表示，电场强度与电位关系的微分表示及意义1. 从学生比较熟悉的大学物理中的电场强度和电位的积分式及意义引出其微分式及意义；=-∇ϕE2. 从高等数学中的Stocks定理讲解静电场环路定律．0∇⨯=E《工程电磁场导论》（冯慈璋马西奎主编，高等教育出版社）P13 1-1-1 直接应用1.1节三个例题（均匀带电直导线、平面、球面）的结果简化运算1-1-3 =-∇ϕE的应用上机编程：用数值积分法研究静电场场分布（2学时，地点：新实验楼B215）电磁场理论 1.2 高斯定律2 2了解：静电场中导体和电介质的性质掌握：各向同性线性电介质中，电极化强度、电通量密度与电场强度的关系掌握：高斯定律积分式、微分式及应用知识点：静电场中导体的特点；静电场中电介质的特点；电极化强度；电通量密度；高斯定律重点：高斯定律难点：电极化强度、电通量密度与电场强度的关系用高斯定律计算电场强度1. 从高等数学中的高斯定理讲解高斯定律．∇⋅=ρD2. 应用高斯定律计算1.1节三个例题，和本节例1-8, 并总结均匀带电直导线、平面、球面、球体的电场强度和电位特点．《工程电磁场导论》（冯慈璋马西奎主编，高等教育出版社）P13 1-1-1 直接应用1.1节三个例题（均匀带电直导线、平面、球面）的结果简化运算1-1-3 =-∇ϕE的应用电磁场理论1.3 静电场基本方程分界面上的衔接条件2 2了解：静电场电位方程（泊松方程和拉普拉斯方程）掌握：静电场基本方程的积分式、微分式及物理意义掌握：分界面上的衔接条件及应用知识点：静电场基本方程；分界面上的衔接条件；静电场电位方程重点：静电场基本方程；分界面上的衔接条件难点：用分界面衔接条件分析不同电介质分界面的电场情况1. 从静电场基本方程的积分形式推导不同介质分界面的衔接条件2. 用分界面衔接条件分析不同电介质分界面的电场情况例1-10，例1-11《工程电磁场导论》（冯慈璋马西奎主编，高等教育出版社）P24 1-3-3 分界面衔接条件分析，注意电场的值和电场是不同的概念电磁场理论 1.6 有限差分法4 2 2掌握：有限差分法的原理与计算步骤；理解并掌握：求解差分方程组的三种方法（简单迭代法、高斯赛德尔法、超松弛迭代法），分析三种方法的优缺点，加速收敛因子 的作用，编程，图示电位。
工程电磁场基础教学设计
工程电磁场基础教学设计前言工程电磁场基础课程是电子信息工程类专业必修的一门课程，是为了培养学生对电磁场理论和设计方法的基本素养。
在这门课程中，我们将主要介绍电磁场基本方程、静电场、静磁场、时变电场、时变磁场的基本理论和方法。
教学目标本课程的教学目标是使学生掌握以下内容：1.熟练掌握电磁场基本理论和方法；2.理解电磁场在工程实践中的应用；3.能够运用电磁场理论解决实际问题。
教学内容第一章电磁场基本方程在本章中，我们将介绍电磁场基本方程和它们的物理意义。
其中包括四个方程：麦克斯韦-安培定律、麦克斯韦-法拉第定律、高斯定理和安培环路定理，并探讨它们在电磁学中的应用。
第二章静电场在本章中，我们将讲解静电场的性质和计算方法。
其中包括电势、电场强度、电势能等概念，并以点电荷、导体、电容器等实例进行分析，进而引入复杂几何形状的电场计算方法。
第三章静磁场在本章中，我们将介绍静磁场的特性和计算方法。
其中包括磁场的标量和矢量场，以及矢量场的磁场的线性关系。
我们还将讲解安培环路定理在磁场中的应用，并以电路实例进行练习。
第四章时变电场在本章中，我们将讨论时变电场的基本理论和方法。
我们讲解麦克斯韦方程组在时变电场中的特性和应用，并举例说明。
第五章时变磁场在本章中，我们将介绍时变磁场的基本理论和方法。
讨论反演定理的应用，并举例说明磁场的电动势和涡旋。
教学方法本课程采用讲授和实验相结合的教学方法。
1.讲授：通过讲授普及理论知识，提高学生对知识的理解。
2.实验：通过实验锻炼学生的实践能力，培养学生的动手能力。
实验设计在实验教学中，请根据教学内容进行如下设计：•实验一：线性电路中的基本电路参数测量；•实验二：平板电容器电场测量；•实验三：磁场测量；•实验四：法拉第感应法测量电动势。
评分标准评分标准将采用课堂测验和实验成绩来综合评定，测验和实验成绩各占总评成绩的50%。
总结通过工程电磁场基础课程的学习，能够让学生深刻理解电磁场基本理论和方法，提高学生的工程实践能力，使他们掌握电磁场在电子信息领域中的应用，为未来的学习和工作奠定扎实的基础。
工程电磁场课程设计
工程电磁场课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电磁场的基本概念，掌握电磁场的基本定律，如麦克斯韦方程组；2. 学会分析电磁场在实际工程中的应用，如电磁波传输、电磁兼容性等；3. 掌握电磁场问题的求解方法，如分离变量法、镜像法等。
技能目标：1. 能够运用所学知识，解决实际的电磁场问题，设计简单的电磁设备；2. 培养运用数学软件（如MATLAB）进行电磁场仿真的能力；3. 提高团队协作能力，通过小组讨论、汇报等形式，提升沟通和表达能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电磁场学科的兴趣，激发学习热情，形成积极向上的学习态度；2. 引导学生关注电磁场技术在我国的最新发展动态，增强国家意识和社会责任感；3. 培养学生勇于探索、敢于创新的精神，提高面对复杂工程问题的自信心。
本课程针对高年级本科或研究生阶段的学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，培养学生的电磁场分析与应用能力。
课程目标旨在使学生掌握电磁场基本知识，具备解决实际工程问题的能力，同时培养良好的学习态度和价值观。
通过具体的学习成果分解，为后续的教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 电磁场基本概念：磁场、电场、电磁场；电磁场与电磁波的关系；教材章节：第一章第一节2. 麦克斯韦方程组：积分形式和微分形式；边界条件；教材章节：第一章第二节3. 电磁场求解方法：分离变量法、镜像法、有限差分法；教材章节：第二章4. 电磁场应用：电磁波传输、电磁兼容性、电磁场在生物医学中的应用；教材章节：第三章5. 电磁场仿真：MATLAB软件操作，建模与仿真；教材章节：第四章6. 电磁设备设计：天线设计、电磁兼容设计、传感器设计；教材章节：第五章教学内容按照教学大纲的安排，从基本概念、理论、方法、应用和设计等方面展开，注重科学性和系统性。
通过对教材章节的合理安排和进度控制，使学生能够逐步掌握电磁场相关知识，提高实际应用能力。
三、教学方法本课程将采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，系统讲解电磁场的基本概念、理论和方法，使学生掌握课程核心知识。
《工程电磁场教案》
《工程电磁场教案》第一章：电磁场的基本概念1.1 电磁现象的发现1.2 电荷与电场1.3 电流与磁场1.4 电磁感应第二章：静电场2.1 静电场的定义与特性2.2 静电力与库仑定律2.3 电势与电势能2.4 电场强度与高斯定律第三章：稳恒电流场3.1 电流场的定义与特性3.2 欧姆定律3.3 电阻的计算3.4 电流场的分布与等势线第四章：稳恒磁场4.1 磁场的基本概念4.2 安培定律4.3 磁感应强度与磁场强度4.4 磁通量与磁通量密度第五章：电磁波5.1 电磁波的产生与传播5.2 电磁波的波动方程5.3 电磁波的极化与反射、折射5.4 电磁波的应用第六章：电磁场的数值计算方法6.1 有限差分法6.2 有限元法6.3 边界元法6.4 有限体积法第七章：电磁场的测量与检测7.1 电磁场测量的基础知识7.2 电磁场测量仪器与设备7.3 电磁兼容性测试7.4 电磁辐射的防护与控制第八章：电磁场在工程中的应用8.1 电机与变压器8.2 电磁兼容设计8.3 无线通信与雷达技术8.4 电力系统的电磁场问题第九章：电磁场相关的标准与规范9.1 国际电工委员会（IEC）标准9.2 北美电气和电子工程师协会（IEEE）标准9.3 欧洲电信标准协会（ETSI）标准9.4 我国电磁兼容性标准第十章：电磁场的环境保护与安全10.1 电磁污染与电磁干扰10.2 电磁场的生物效应10.3 电磁场的防护措施10.4 电磁场环境监测与管理重点和难点解析一、电磁场的基本概念难点解析：电磁现象的内在联系，电磁场的定量描述，电磁感应的数学表达。
二、静电场难点解析：静电场的能量分布，电势的计算，高斯定律在复杂几何形状中的应用。
三、稳恒电流场难点解析：电流场的散度，等势面的概念，复杂电路中的电流分布计算。
四、稳恒磁场难点解析：磁场的闭合性，安培定律的适用条件，磁通量的计算，磁场的能量。
五、电磁波难点解析：电磁波的麦克斯韦方程组，电磁波的产生机制，电磁波在不同介质中的传播特性。
《工程电磁场教案》
《工程电磁场教案》一、引言1. 课程背景介绍电磁场在工程技术领域的重要性和应用广泛性，如电力系统、通信、微波技术等。
2. 学习目标a. 理解电磁场的基本概念和基本定律。
b. 掌握电磁场的数学描述和计算方法。
c. 了解电磁场在工程实际中的应用。
3. 教学方法采用讲授、案例分析、数值计算、实验等多种教学方法，提高学生的学习兴趣和实际操作能力。
二、电磁场基本概念1. 电磁现象a. 静电场b. 恒定电流场c. 变化电场和磁场2. 电磁场的物理量a. 电场强度b. 磁场强度c. 电势d. 磁势3. 矢量运算a. 矢量加法b. 矢量乘法c. 平行四边形法则三、电磁场基本定律1. 库仑定律a. 点电荷间的相互作用力b. 电场强度的定义2. 安培定律a. 电流元产生的磁场b. 毕奥-萨伐尔定律3. 法拉第电磁感应定律a. 电磁感应现象b. 感应电动势和感应电流四、电磁场的数学描述1. 电场强度和电势的偏微分方程a. 拉普拉斯方程b. 泊松方程2. 磁场强度和磁势的偏微分方程a. 安培环路定律b. 麦克斯韦方程3. 边界条件a. Dirichlet边界条件b. Neumann边界条件五、电磁场的计算方法1. 有限差分法a. 网格划分b. 差分方程2. 有限元法a. 单元划分b. 能量泛函和弱形式3. 有限体积法a. 控制体积的选择b. 离散化方程六、电磁场在工程中的应用1. 电力系统a. 输电线路的电磁场分析b. 变压器的电磁场原理2. 通信技术a. 天线设计与电磁场仿真b. 微波传输中的电磁场问题3. 微波技术a. 微波器件中的电磁场分析b. 微波谐振腔的电磁场计算七、电磁兼容性与电磁干扰1. 电磁兼容性a. 电磁兼容性的基本概念b. 电磁兼容性的设计原则2. 电磁干扰a. 电磁干扰的来源与分类b. 电磁干扰的抑制方法八、电磁场的数值分析方法1. 有限元法a. 单元类型与形状函数b. 矩阵方程的求解2. 有限体积法a. 离散化方程的建立b. 数值求解技术3. 有限差分法a. 差分格式的稳定性分析b. 算法的收敛性分析九、实验与实践1. 实验目的a. 验证电磁场的基本定律b. 学习电磁场的测量技术2. 实验内容b. 电磁波的发射与接收3. 实验报告a. 数据处理与分析1. 课程回顾a. 重点知识的梳理b. 难点问题的解答2. 拓展阅读与研究a. 最新研究进展与技术动态b. 相关领域的交叉与应用3. 期末考试与评价a. 考试形式与内容b. 学习效果的评估与反馈重点和难点解析一、电磁场基本概念补充说明：电磁现象是电荷运动产生的现象，根据电荷的运动状态可分为静电场、恒定电流场和变化电场与磁场。
工程电磁场教案范文
工程电磁场教案范文一、教学目标：1.了解电磁场的基本概念和性质。
2.掌握静电场和静磁场的基本理论和计算方法。
3.能够分析和解决与工程电磁场相关的问题。
4.培养学生的分析和解决问题的能力。
二、教学内容：1.电磁场的基本概念a)电磁场的定义和基本性质b)电荷和电流产生的电磁场c)电磁场的空间分布和变化规律2.静电场的理论和计算方法a)静电场的基本概念和基本定律b)高斯定律和环路定律的应用c)静电场的能量和势能d)电场中带电粒子的受力和运动规律3.静磁场的理论和计算方法a)静磁场的基本概念和基本定律b)安培定律和比奥萨伐尔定律的应用c)磁场中带电粒子的受力和运动规律d)磁场的能量和磁矩4.工程电磁场的应用a)电磁场在电机、变压器等电气设备中的应用b)电磁场在通信、雷达等无线电科技中的应用c)电磁场在材料加工、成像等工业领域中的应用三、教学方法：1.讲授与演示相结合的教学方法，通过动态展示电磁场的分布和变化规律，增强学生的直观感受。
2.实验与实践相结合的教学方法，通过进行相关实验，让学生亲自操作和观察现象，加深对电磁场的理解。
3.问题与讨论相结合的教学方法，提出一些挑战性问题，引导学生深入思考和讨论，培养他们的分析和解决问题的能力。
四、教学流程：1.导入：通过举例子引导学生思考电磁场的概念和作用，并引发学生的兴趣和好奇心。
2.讲授电磁场的基本概念和性质。
重点介绍电磁场的定义、基本定律和基本特性，并进行简单的数学建模。
3.讲授静电场的理论和计算方法。
重点介绍高斯定律和环路定律的应用，以及静电场中带电粒子的受力和运动规律。
4.进行相关实验，通过实际操作和观察，让学生深入体验静电场的分布和变化规律。
5.讲授静磁场的理论和计算方法。
重点介绍安培定律和比奥萨伐尔定律的应用，以及磁场中带电粒子的受力和运动规律。
6.进行相关实验，通过实际操作和观察，让学生深入体验静磁场的分布和变化规律。
7.根据实际案例，讲解工程电磁场的应用。
工程电磁场教案国家精品课华北电力学院崔翔第1章
工程电磁场教案国家精品课华北电力学院崔翔第1章1．电磁学与电磁场理论电磁学：麦克斯韦方程组的积分形式。
它概括了全部已有的宏观电磁现象的实验事实，给出了用积重量描述宏观电磁场的全部规律。
电磁场理论：麦克斯韦方程组的微分形式。
是在电磁学的基础上，进一步研究宏观电磁现象和电磁过程的差不多规律及其运算方法的理论，是用数学方法描述空间任意一点、任意时刻电磁现象变化规律的理论。
2．在电气工程与电子工程中的地位电路理论和电磁场理论是电气工程与电子工程学科基础课程。
电路理论：提供了运算由集总元件联接起来的网络和系统行为的方法和理论。
电磁场理论：提供了解决所有电气工程与电子工程问题的全然运算方法和理论，如集总元件伏安关系的建立和难以用电路理论解决的电磁问题等。
电气工程领域：能量的转换、传输、分配和利用，旋转电机、变压器、输电线路与电缆、电容器、电抗器、开关设备、互感器等。
电子工程领域：信息的发送、传输、接收与转换，电波设备、天线、雷达、卫星、光纤、遥感、遥测、遥控等。
其他工程领域：电磁兼容、生物电磁场、无损电磁探伤、磁悬浮、超导等。
电磁场理论是明白得、进展和实现一切与电磁现象与电磁效应相关技术必不可少的知识本源。
3．课程的特色与学习方法建议课程学时：48学时。
课程的特色：体系完整、逻辑性强、内容抽象。
教材的特色：电气工程与电子工程相结合、理论与工程的结合，突出理论应用、提高学习爱好。
学习方法建议：注重物理概念，强调数学方法，培养抽象思维能力，通过例题和习题充分明白得电磁场理论。
第一章 电磁场的数学物理基础1．1 电磁场物理模型的构成1．源量点电荷：q 、单位：C 。
电荷体密度：ρ、单位：C/m 3。
电荷面密度：σ、单位：C/m 2。
电荷线密度：τ、单位：C/m 。
假如上述各种电荷的分布规律，那么对应的q 、ρ、σ 和τ 都应是的空间坐标变量的函数。
又假设电荷平均分布，那么意味着这些源量都将是某个的常量。
电流：i 、单位：A 。
工程电磁场原理课程教案
第三章 静态电磁场II ：恒定电流的电场和磁场3．1 恒定电场的基本方程与场的特性1．恒定电场由麦克斯韦组的磁场旋度方程，对于导电媒质中的传导电流密度J c ，有c J H =⨯∇上式两边取散度，得c =∙∇J又由麦克斯韦组的另一旋度方程=⨯∇E而导电媒质的构成方程为E J γ=c由此可见，导电媒质中(电源区域外)恒定电场具有无散无旋场。
仿照静电场的处理，引入标量电位函数ϕ(r )作为辅助场量，即令E = -∇ϕ ，可得电位ϕ满足拉普拉斯方程，即∇2ϕ = 0例1：设一扇形导电片，如图所示，给定两端面电位差为U 0。
试求导电片内电流场分布及其两端面间的电阻。
[解]：采用圆柱坐标系，设待求场量为电位ϕ，其边值问题为：()()⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==∈=∂∂⋅=∇==0022220,01,,U Dz θφφϕϕφρφϕρφρϕ积分，得ϕ =C 1φ + C 2由边界条件，得θ1U C =， 02=C图 扇形导电片中的恒定电流场故导电片内的电位 φθϕ⎪⎭⎫⎝⎛=0U 电流密度分布为φφρθγθφφργϕγγe e E J 00U U -=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⋅-=∇-== 对于图示厚度为t 的导电片两端面的电阻为()⎪⎭⎫ ⎝⎛=-⋅-=∙==⎰⎰a b t td U U d U I U R baS0ln γθρρθγφφe e SJ2．电功率在恒定电流场中，沿电流方向截取一段元电流管，如图所示。
该元电流管中的电流密度J 可认为是均匀的，其两端面分别为两个等位面。
在电场力作用下，dt 时间内有dq 电荷自元电流管的左端面移至右端面，则电场力作功为dW = dU ⨯ dq于是外电源提供的电功率为()()EJdV d d dI dU dtdqdU dt dW dP =∙⨯∙=⨯=⨯==S J l E 故电功率体密度γγ22d d J E EJ V P p ==== 或写成一般形式p = E ∙J3．不同媒质分界面上的边界条件 两种不同导电媒质分界面上的边界条件：类同于静电场的讨论，在两种不同导电媒质分界面上场量的边界条件为J 1n = J 2n 或 e n ⋅(J 2-J 1)=0 E 1t = E 2t 或 e n ⨯(E 2-E 1)=0对于线性且各向同性的两种导电媒质，有如下类比于静电场的折射定律2121tg tg γγαα= 图 电功率的推导良导体与不良导体分界面上的边界条件：当电流从良导体流向不良导体时，如图所示，设γ1 >>γ2，由折射定律可知，只要α1 ≠ 90︒，就有α2 ≈ 0。
工程电磁场教案
工程电磁场教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN衢州学院教案课程名称：工程电磁场课程类型：□理论课□理论、实践课□实践课总学时数： 34 周学时数： 3授课教师：授课年级、专业、班级：授课学期：至学年第学期教材名称：工程电磁场导论2016年 9 月 10 日2、梯度的定义注意：此处重点引导学生理解梯度方向和大小的物理意义。
（3）哈密尔顿算子的定义引入汉密尔顿算子有：则梯度可表示为：讨论、练习与作业课后反思授课内容第零章矢量分析和场的概念0.4 矢量场的散度与旋度；0.5 矢量积分定理教学时数 2 授课类型课堂讲学教学目标要求熟练掌握矢量场的散度与旋度；理解矢量场的通量与环量以及三个常用矢量积分定理和亥姆霍兹定理。
教学重点散度与旋度意义及坐标表达式；高斯散度定理、斯托克斯定理以及亥姆霍兹定理的意义。
教学难点散度与旋度的几何与物理意义。
教学方法与手段多媒体教学与板书相结合教学过程按以下内容逐个讲授：一、矢量场的散度1、矢量场的通量通量是一个标量。
当场矢量与曲面法线方向之间夹角为锐角时，ｄΦ＞０；当场矢量与曲面法线方向之间夹角为钝角时，ｄΦ＜０；当场矢量与曲面法线方向垂直时，ｄΦ＝０若Φ＞０，则表示流出闭合面的通量大于流入的通量，说明有矢量线从闭合面内散发出来。
若Φ＜０，则表示流入闭合面的通量大于流出的通量，说明有矢量线被吸收到闭合面内。
若Φ＝０，则表示流出闭合面的通量与流入的通量相等，说明矢量线处于某种平衡状态。
2、散度的定义应用散度概念可以分析矢量场中任一点的情况。
在Ｍ点，若ｄｉｖＡ＞０，则表明Ｍ点有正源；若ｄｉｖＡ＜０，则表明Ｍ点有负源。
ｄｉｖＡ为正值时，其数值越大，正源的发散量越大；ｄｉｖＡ为负值时，其绝对值越大，表明这个负源吸收量越大。
若ｄｉｖＡ＝０，则表明该点无源。
如果在场中处处有ｄｉｖＡ＝０，则称此场为无源场，或称为无散场。
3、散度的计算4、散度的运算5、高斯散度定理又称为高斯-奥斯特洛格拉特斯基公式。
工程电磁场基础与应用教学设计
工程电磁场基础与应用教学设计一、背景介绍工程电磁学是应用电磁学的一个分支，主要研究电磁场在工程实践中的应用与设计。
其前沿领域包括雷达信号处理、电磁干扰与电磁兼容性、无线通信与天线技术等等。
由于工程电磁学具有广泛的应用场景，因此在许多高校中都设有相关教学课程。
本文将结合教学实践，介绍一种适合工程电磁场基础与应用教学的教学设计。
二、课程设置本次课程设计主要分为两个部分，第一部分为理论学习，第二部分为实践操作。
1. 理论学习本部分主要涉及以下内容：•静电场与静磁场•电磁波与辐射•电磁波导与开口缝•天线技术与阵列以上内容为该课程核心基础知识，通过理论学习，学生能够掌握电磁场的基础概念与原理，为后续实践操作打下基础。
2. 实践操作本部分主要涉及以下内容：•静电场与静磁场的实验观察•电磁波的传播与辐射实验•电磁波导与开口缝实验•天线技术与阵列实验以上实验操作将帮助学生巩固已经学习到的理论知识，加深对电磁场的理解，并根据实验结果进行反思与探究，进一步提升对电磁场的应用能力。
三、教学方法与策略作为一门工程实践性强的课程，理论学习与实践操作的相结合是必不可少的。
因此，本课程除了采用基本的课堂讲授外，还将设置多项实践操作，例如使用仿真软件进行电磁场模拟实验或搭建简易电磁场演示试验台等。
此外，课程还将引导学生进行主动学习，例如要求学生自主拓展相关知识，组织小组讨论或设计实践方案等。
另外，由于该课程需要对电磁学知识有一定的数学基础，因此需要在教学过程中注重数学知识的渗透与学习。
例如，在课程讲授过程中，可以涉及部分高中数学知识，例如向量、矩阵运算等等，帮助学生更好地理解电磁场的数学描述。
四、课程评价与改进在教学评价中，除了对学生的考试成绩进行评价外，还可采用反馈、问卷调查、小组报告等多种方式了解学生对课程的理解程度，学习态度和能力提升情况，并进一步对课程进行改进和优化。
此外，在教学实践中，需要针对具体的情况进行课程设计的调整和改进，例如对课程重难点进行强化、对学生的学习方法进行展示和引导等等。
技能培训专题工程电磁场讲义第一章
技能培训专题工程电磁场讲义第一章第一章入门概述1.1 工程电磁场的定义和意义工程电磁场是研究电磁现象在实际工程中的应用问题的学科，其包括电磁场的产生、传输、辐射、作用及其与其他物理现象的相互作用等方面的内容。
工程电磁场的应用范围非常广泛，如电力系统、通信系统、雷达系统、电磁兼容等领域都是工程电磁场的应用领域。
1.2 工程电磁场的基本概念电磁场是指由电荷或电流所产生的电场和磁场以及它们之间的相互作用。
电场和磁场分为静电场和静磁场和交变电场和交变磁场。
其中，静电场和静磁场是指电荷和电流不随时间变化，而交变电场和交变磁场是指电荷和电流随时间变化。
1.3 工程电磁场的数学描述工程电磁场的数学描述是通过一组方程来完成的，它们包括麦克斯韦方程组和洛伦兹力方程。
其中麦克斯韦方程组是电磁场的基本方程，它描述了电场和磁场的产生，传输和作用。
洛伦兹力方程是描述带电粒子运动时受到电磁场力作用的方程。
1.4 工程电磁场的计算方法工程电磁场的计算方法分为解析方法和数值方法。
解析方法包括解析解法和半解析解法，它们常常基于对电磁场方程的数学分析进行求解。
数值方法则通过对电磁场的离散化求解，其中常用的数值方法包括有限差分法、有限元法和时域有限差分法等。
1.5 工程电磁场的应用工程电磁场应用非常广泛，其中包括电力系统、通信系统、雷达系统、电子系统以及电磁兼容等领域。
在电力系统中，工程电磁场可用于估算高压输电线路附近的电场和磁场强度，以评估对周边环境和生态环境的潜在危害。
在通信系统中，工程电磁场可用于优化通信信号的传输质量和覆盖区域，以保证通信的可靠性和稳定性。
在电磁兼容领域中，工程电磁场可用于解决电子产品之间相互干扰和影响的问题。
1.6 工程电磁场中的注意事项在工程电磁场的计算和应用过程中需要注意以下事项：（1）要注意电磁场的安全性，防止人员和周边环境受到电磁辐射的危害；（2）要充分考虑电磁场的相互作用和复杂性，避免过度简化和假设，保证模型的准确性和可靠性；（3）应充分利用计算机技术和模拟分析手段，以提高计算效率和精度，加快问题的解决；（4）在实际应用中应充分结合相关标准和法规，遵循规范和要求，确保应用的合法性和准确性。
工程电磁导论课程设计
工程电磁导论课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握工程电磁导论的基本概念、理论和应用，培养学生运用电磁学知识解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解电磁场的基本概念和定律；（2）掌握静态电磁场、动态电磁场和电磁波的基本理论；（3）了解电磁场在工程中的应用。
2.技能目标：（1）能够运用电磁场理论知识分析实际问题；（2）具备一定的电磁场计算能力；（3）学会使用电磁场相关实验设备，进行实验操作和数据分析。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对电磁学科的兴趣和好奇心；（2）培养学生勇于探索、严谨治学的科学精神；（3）培养学生团队协作、交流分享的良好习惯。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.静态电磁场：电场、磁场的基本概念和定律，静电场、稳恒磁场的研究方法及计算。
2.动态电磁场：电磁波的产生、传播和接收，电磁波谱，电磁波与物质的相互作用。
3.工程应用：电磁场在电力、通信、电子、医学等领域的应用案例分析。
4.实验：静电场、稳恒磁场、电磁波等实验操作和数据分析。
三、教学方法为提高教学效果，本课程采用多种教学方法相结合：1.讲授法：系统讲解电磁场的基本概念、理论和应用；2.讨论法：引导学生针对典型案例进行讨论，培养分析问题和解决问题的能力；3.案例分析法：分析电磁场在工程中的应用实例，强化理论知识与实际问题的联系；4.实验法：通过实验操作和数据分析，提高学生的动手能力和实验技能。
四、教学资源为实现教学目标，本课程将采用以下教学资源：1.教材：《工程电磁导论》；2.参考书：相关领域的经典著作和最新研究论文；3.多媒体资料：教学课件、视频、动画等；4.实验设备：电磁场实验装置、测量仪器等。
教学资源将贯穿整个教学过程，为学生提供丰富的学习资料和实践机会，以支持教学内容和教学方法的实施，提高学生的学习效果。
五、教学评估为全面、客观地评估学生的学习成果，本课程采用以下评估方式：1.平时表现：包括课堂参与度、提问回答、小组讨论等，占总评的20%。
工程电磁场第二版教学设计
工程电磁场第二版教学设计课程概述工程电磁场是一门探讨电磁现象及其应用的基础课程，主要包括电场和磁场的基本理论、电磁波的传播和辐射等内容。
本课程旨在培养学生掌握电磁场的理论知识和实际应用能力，为后续相关课程打下坚实的基础。
本次教学设计基于工程电磁场第二版教材，主要包括课程目标、教学重点、教学方法、课程评估等方面，以期为教师提供一定的教学参考。
课程目标通过本课程的学习和实践，学生应该能够：1.掌握电场和磁场基本理论知识；2.熟悉电磁波的基本概念和传播特性；3.理解电磁场在实际应用中的作用；4.掌握电磁场的计算方法和理论分析；5.能够有效地设计和分析电磁场实验。
教学重点本课程的教学重点主要包括以下内容：1.电场和磁场基本理论；2.洛伦兹力和电磁感应定律；3.电磁波的传播和辐射；4.电磁场在实际应用中的作用和应用。
教学方法本课程采用“理论与实践相结合”的教学方法，通过理论教学和实验操作相结合来强化学生的理论知识和实践能力。
理论教学理论教学采用讲授和互动学习相结合的方法，注重培养学生的思维能力和发散性思考，在理论讲解中融入一定的实例和应用案例，以加深学生对知识的理解和应用。
实验操作本课程将实验操作作为必修环节，通过实验操作来加深学生对电磁场的理解和应用能力，提高学生的实际动手能力，增强学生对实际问题的解决能力。
课程评估本课程采用多元化的评估方式，主要包括期中考试、实验报告、课程论文和课堂表现等方面。
期中考试期中考试主要考查学生对电磁场理论的掌握程度和分析能力，以及对实际问题的理解和解决能力。
实验报告实验报告主要考察学生对实验原理与实验数据的理解和分析能力，以及对实验结果的总结和应用能力。
课程论文课程论文要求学生对某一具体应用问题进行分析和解决，注重学生的学术素养和研究能力，以提高学生的综合实际应用能力。
课堂表现课堂表现包括对课程内容的积极参与和讨论，以及与其他同学的合作和交流等方面，注重培养学生的沟通与协作能力。
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工程电磁场基本知识点第一章矢量分析与场论1 源点是指。
2 场点是指。
3 距离矢量是，表示其方向的单位矢量用表示。
4 标量场的等值面方程表示为，矢量线方程可表示成坐标形式，也可表示成矢量形式。
5 梯度是研究标量场的工具，梯度的模表示，梯度的方向表示。
6 方向导数与梯度的关系为。
7 梯度在直角坐标系中的表示为u∇=。
8 矢量A在曲面S上的通量表示为Φ=。
9 散度的物理含义是。
10 散度在直角坐标系中的表示为∇⋅=A。
11 高斯散度定理。
12 矢量A沿一闭合路径l的环量表示为。
13 旋度的物理含义是。
14 旋度在直角坐标系中的表示为∇⨯=A。
15 矢量场A在一点沿e方向的环量面密度与该点处的旋度之间的关l系为。
16 斯托克斯定理。
17 柱坐标系中沿三坐标方向,,r z αe e e 的线元分别为 ， ，。
18 柱坐标系中沿三坐标方向,,r θαe e e 的线元分别为 ， ，。
19 221111''R R R R R R∇=-∇=-=e e 20 0(0)11''4()(0)R R R R R πδ≠⎧⎛⎫⎛⎫∇∇=∇∇=⎨ ⎪ ⎪-=⎝⎭⎝⎭⎩g g第二章 静电场1 点电荷q 在空间产生的电场强度计算公式为 。
2 点电荷q 在空间产生的电位计算公式为 。
3 已知空间电位分布ϕ，则空间电场强度E = 。
4 已知空间电场强度分布E ，电位参考点取在无穷远处，则空间一点P 处的电位P ϕ= 。
5 一球面半径为R ，球心在坐标原点处，电量Q 均匀分布在球面上，则点,,222R R R⎛⎫ ⎪⎝⎭处的电位等于 。
6 处于静电平衡状态的导体，导体表面电场强度的方向沿 。
7 处于静电平衡状态的导体，导体内部电场强度等于 。
8处于静电平衡状态的导体，其内部电位和外部电位关系为 。
9 处于静电平衡状态的导体，其内部电荷体密度为 。
10处于静电平衡状态的导体，电荷分布在导体的 。
11 无限长直导线，电荷线密度为τ，则空间电场E= 。
12 无限大导电平面，电荷面密度为σ，则空间电场E= 。
13 静电场中电场强度线与等位面。
14 两等量异号电荷q，相距一小距离d，形成一电偶极子，电偶极子的电偶极矩p= 。
15 极化强度矢量P的物理含义是。
16 电位移矢量D，电场强度矢量E，极化强度矢量P三者之间的关系为。
17 介质中极化电荷的体密度ρ=。
P18介质表面极化电荷的面密度σ=。
P19 各向同性线性介质，电场强度矢量为E，介电常数ε，则极化强度矢量P=。
20 电位移矢量D，电场强度矢量E之间的关系为。
21 电介质强度指的是。
22 静电场中，电场强度的旋度等于。
23 静电场中，电位移矢量的散度等于。
24 静电场中，电场强度沿任意闭合路径的线积分等于。
25 静电场中，电位移矢量在任意闭合曲面上的通量等于。
26 静电场中，电场强度的分界面条件是。
27 静电场中，电位移矢量的分界面条件是。
28 静电场中，电位满足的泊松方程是。
29 静电场中，电位满足的分界面条件是。
30 静电场中，电位在两种介质分界面上的法向导数满足。
31 静电场中，电位在两种介质分界面上的切向导数满足。
32 静电场中，电位在导体介质分界面上的法向导数满足。
33 静电场中，电位在导体介质分界面上的切向导数满足。
34 静电场边值问题中第一类边界条件是。
35 静电场边值问题中第二类边界条件是。
36 静电场边值问题中第三类边界条件是。
37 元电荷dq在空间产生的电场强度计算公式为。
38 元电荷dq在空间产生的电位计算公式为。
39 静电场基本方程的微分形式为。
40 静电场边值问题是指。
第三章恒定电场1 体电流密度的单位是。
2 面电流密度的单位是。
3 体电流密度与电荷速度间的关系为。
4 面电流密度与电荷速度间的关系为。
5 电流密度与电场强度间的关系为。
6 局外电场定义是。
7 电源电动势的定义为。
8 电流连续性方程积分形式的数学表达式为。
9 电流连续性方程微分形式的数学表达式为 。
10 恒定电场中电流连续性方程积分形式的数学表达式为 。
11 恒定电场中电流连续性方程微分形式的数学表达式为 。
12 恒定电场基本方程是 。
13 恒定电场辅助方程是 。
14 欧姆定律的微分形式为 。
15 恒定电场电场强度与电位关系为 。
16 电源外恒定电场电位满足的方程为 。
17 恒定电场中两导电媒质分界面上，电流密度的分界面条件是 。
18 恒定电场中在已知导电媒质电导率的情况下，在分界面上，电位的法向导数满足的分界面条件是 。
第四章 恒定磁场1 体电流元、面电流元和线电流元分别表示为 、 、 。
2 线电流元d I l 在空间产生的磁感应强度d B 。
3 线电流元d I l 在外磁场B 中受力d F = 。
4 线电流元22d I l 受到线电流元11d I l 产生磁场的作用力为d F 21= 。
5 电荷q 在空间运动速度为v ，电荷在空间产生的磁感应强度为B = 。
6 电荷q在磁场为B的空间运动，速度为v，电荷受洛伦兹力作用，该力表示为F= 。
7 无限长直导线中电流为I，导线周围磁感应强度B= 。
8 矢量磁位与磁感应强度的关系为。
9 选无限远处为参考点，线电流元d I l在空间产生的矢量磁d A= 。
10 库伦规范表示为。
11 曲面S上的磁通为曲面上的通量，表示为。
12 用矢量磁位计算磁通的公式为。
13 磁通连续的微分表示为。
14 磁感线方程表示为坐标形式为，表示为矢量形式为。
15 在平行平面场中，磁感线就是。
16 磁感应强度的旋度等于。
17 半径为R的直导线通有电流I，电流均匀分布，导线内部的磁感应强度为，外部的磁感应强度为。
18 无限大平面上有电流分布，电流面密度K为常矢量，平面两侧磁感应强度的大小为。
19 磁偶极子是围成的面积很小的载流回路，设回路面积为S，回路电流为I，则磁偶极子的磁偶极矩m= 。
20 磁化强度M的物理含义是。
21 磁化电流的体密度J M= 。
22 磁化电流的面密度K M= 。
23 磁场强度H，磁感应强度B，磁化强度M间的关系为。
24 对于线性、各向同性介质，磁场强度H和磁感应强度B间的关系为。
25 恒定磁场基本方程的微分形式为。
26 恒定磁场的辅助方程为。
27 磁感应强度的分界面条件是。
28 磁场强度的分界面条件是。
29 当分界面上无自由电流时，磁场强度的分界面条件是。
30 磁场强度的旋度等于。
31 磁场强度沿任意闭合环路的线积分等于环路环绕的。
32 矢量磁位的泊松方程为。
第五章时变电磁场电场1 法拉第电磁感应定律的实质是变化的磁场产生。
2 变压器电动势是指。
3 发电机电动势是指。
4 由变化磁场产生的电场称为感应电场，感应电场的旋度等于。
5 位移电流密度定义为J D= 。
6 有三种形式的电流，分别为，，，相应的电流密度形式分别为，，。
7 位移电流假设的实质是变化的电场产生。
8 全电流定律的微分形式为。
9 写出麦克斯韦方程组的积分形式及其辅助方程。
10 写出麦克斯韦方程组的微分形式及其辅助方程。
11 两介质分界面上电场强度的折射定律为。
12 两介质分界面上磁场强度的折射定律为。
13写出向量形式的麦克斯韦方程组的微分形式及其辅助方程。
第六章镜像法1 实施镜像法的理论基础是。
2 在实施镜像法的过程中，不可以变的是，，，可以变的是，。
3 写出实施镜像法的步骤。
4 无限大导体上方h处有一点电荷q，则上半空间任意一点处的电场强度为。
5无限大导体上方h处有一点电荷q，导体表面电场强度分布规律为。
6 无限大导体上方h处有一点电荷q，导体表面感应电荷的面密度分布规律为。
7 直角区域的边界电位为0，一点电荷到两边界的距离分别为a，b，以直角区域为求解电场的区域，写出镜像电荷。
8接地导体球半径为R，球外距球心d处有一点电荷q，以导体球外为求解空间，则镜像电荷q’= ，距球心距离。
9 接地导体球半径为R，球外距球心d处有一点电荷q，则导体外空间电场强度为。
10 接地导体球半径为R，球外距球心d处有一点电荷q，则导体球面上距q最近点的电场强度为，距q最远点的电场强度为。
11 接地导体球半径为R，球外距球心d处有一点电荷q，则导体球面上的感应电荷面密度为。
12 不接地导体球半径为R，球外距球心d处有一点电荷q，则导体球电位为。
13 距无限大电介质分界面h处放置一点电荷q，点电荷在第一种介质中，两种介质的介电常数分别为,εε，以第一种介质为求解12区域，则镜像电荷为，位置在，上半空间任意一点处的电场强度为。
14 距无限大电介质分界面h处放置一点电荷q，点电荷在第一种介质中，两种介质的介电常数分别为,εε，以第二种介质为求解12区域，则镜像电荷为，位置在，下半空间任意一点处的电场强度为。
第八章电磁场的能量和力1 已知n 个导体的电量为12,n q q q K ，电位12,n ϕϕϕK ，该静电系统的电场能量为 。
2 已知电场的电位移矢量D 和电场强度E ，则电场能量分布的体密度为 。
3已知n 个点电荷的电量为12,n q q q K ，电位12,n ϕϕϕK ，其中i ϕ为除去i q ，其它电荷在i q 处产生的电位，该点电荷静电系统的电场能量为 。
4 焦耳定律的微分形式为 ，积分形式为 。
5已知n 个载流回路的电流为12,n I I I K ，磁链为12,n ψψψK ，该系统的磁场能量为 。
6 已知磁场的磁感应强度B 和磁场强度H ，则磁场能量分布的体密度为 。
7 颇印亭矢量S p = ，物理含义 。
8 电位不变时，关于广义坐标g 的广义电场力f g = ，电量不变时，关于广义坐标g 的广义电场力f g = 。
9 电流不变时，关于广义坐标g 的广义磁场力f g = ，磁链不变时，关于广义坐标g 的广义磁场力f g = 。
10 当广义坐标为角度时，利用虚位移法计算的广义力为 。
第九章 平面电磁波1 无限大理想介质中的均匀平面电磁波为TEM波，电场方向、磁场方向和波的传播方向之间的关系为。
2 理想介质中的均匀平面电磁波电场强度与磁场强度比值为。
3 理想介质的介电常数为ε，磁导率为μ，在其中传播的均匀平面电磁波的波阻抗为。
4理想介质的介电常数为ε，磁导率为μ，在其中传播的均匀平面电磁波的波速为。
5 真空介质的波阻抗为。
6 证明理想介质中的平面电磁波电场能量密度与磁场能量密度相等。
7 理想介质中的平面电磁波电场强度与磁场强度相位关系为。
8 频率为f，传播速度为v的平面电磁波在理想介质中传播，相位常数为，其物理意义为。
9 频率为f的平面电磁波在介电常数为ε，磁导率为μ的理想介质中传播，其相位常数为。
10 频率为f的平面电磁波在介电常数为ε，磁导率为μ的理想介质中传播，其传播常数为。
11 理想介质中的平面电磁波能量传播方向为，传播速度为。