教学大纲电磁场与电磁波基础_解读
《电磁场与电磁波》课程教学大纲
《电磁场与电磁波》课程教学大纲一、课程基本信息课程编码：07S2117B中文名称：电磁场与电磁波英文名称：E1ectromagneticFie1dandE1ectromagneticWave课程类别：专业核心课总学时：48总学分：3适用专业：电子科学与技术专业先修课程：高等数学、大学物理、场论、数学物理方程二、课程性质及目标教学性质：电磁场与电磁波是电子科学与技术专业学生的一门专业核心课程。
通过本课程的学习，要求学生系统地理解电磁场与电磁波的基本概念、基本性质和基本规律，掌握求解电磁场问题的基本方法，为进一步学习其他课程特别是专业课打下基础。
课程目标：1.通过本课程知识的学习，使学生了解电磁场论的发展历程，掌握电磁场论的基本概念、基本性质和基本规律，掌握求解电磁场问题的基本方法，为后续专业课程奠定基础。
引导学生学习科技发展史，树立科技强国意识，感受中国在电子领域的先进成果，激励学生自觉融入到实现中华民族伟大复兴的中国梦进程中。
2.通过本课程知识的学习，使学生掌握电磁场论计算理论的基本方法，并能在具体电子科学与技术专业的具体问题中加以应用。
培养学生解决问题方法的多样性，提高学生数学分析的能力。
3.通过本课程知识的学习，使学生掌握电磁场论分析问题的基本方法，并能在复杂的实际情况中加以应用。
培养学生逻辑思维和创新能力，提高学生设计、开发系统的能力。
不同介质和边界条件对应的场方程形式不同，引导学生用发展的眼光看问题，终身学习，与时俱进，始终拥有先进的理念和较高的职业素养。
I.采用启发式、案例式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。
2.结合科研生产中的实际例子对课程进行讲解，通过课堂讲解，加强学生对基础知识及基本理论的理解。
3.教学以课堂讲授为主，多媒体辅助教学，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性、形象性。
4.通过课内讨论与课外答疑、线下辅导与线上交流相结合的方式，调动学生学习的主观能动性，培养学生的自学能力。
电磁场与电磁波课程教学大纲
《电磁场与电磁波》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：课程名称：电磁场与电磁波英文名称：Electromagnetic Fields and Electromagnetic Waves课程类别：专业基础课学时：63学分：3适用对象: 电子信息专业考核方式：考试先修课程：大学物理、高等数学与工程数学(包括矢量分析,场论和数理方程等)二、课程简介电磁场与电磁波是通信技术的理论基础，是电子信息专业本科学生的知识结构中重要组成部分。
本课程使学生掌握电磁场的有关定理、定律、麦克斯韦方程等的物理意义及数学表达式。
使学生熟悉一些重要的电磁场问题的数学模型（如波动方程、拉氏方程等）的建立过程以及分析方法。
培养学生正确的思维方法和分析问题的能力，使学生学会用"场"的观点去观察、分析和计算一些简单、典型的场的问题。
为后续课程打下坚实的理论基础。
Electromagnetic Field and Electromagnetic Wave is the theoretical foundation of communication technology, it is one of the most important components of the knowledge structerue for undergraduate students who major in information and electronic. Electromagnetic Field and Electromagnetic Wave make students grasp the theorem and the physical meaning of the Maxwell equations and mathematical expressions. It also make students grasp building method and analyzing method of some important mathematical model (such as wave equation,Laplace equation). This course trains students on the proper ways of thinking and ability to analyze issues, It also provides a solid theoretical foundation for following courses.三、课程性质与教学目的一切电现象，都会产生电磁场，而电磁波的辐射与传播规律，更是一切无线电活动的基础。
《电磁场与电磁波》教学大纲
《电磁场与电磁波》教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：181501；2、课程名称（中/英文）：电磁场与电磁波/ Electromagnetic Fields and Waves ；3、学时/学分：54/3；4 、先修课程：高等数学、大学物理、复变函数与数理方程；5、面向对象：通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术本科生；6、开课院（系）：信息科学与技术学院；7、教材、教学参考书：教材：《工程电磁场与电磁波》，丁君主编高等教育出版社，2005年7月出版；教学参考书：《电磁场与电磁波》（第三版），谢处方编，高等教育出版社，1999年；《电磁场与电磁波》（第二版），周克定译，机械工业出版社，2006年。
二、课程性质和任务《电磁场与电磁波》是电子信息和通信等电子类专业的一门重要的必修专业基础课。
该课程的学习是后续课程《微波技术与天线》、《高等电磁理论》学习的基础。
通过该课程的学习，使学生对宏观电磁场与电磁波的基本概念和规律有深入完整的理解，掌握麦克斯韦方程组的含义及其应用，了解媒质的电磁特性及电磁边界条件，学会定量计算简单电磁场和电磁波问题的基本方法，具备对简单工程电磁问题的分析能力。
三、教学内容和基本要求（一）矢量的概念及运算1. 理解矢量的概念及表示方法；2. 掌握矢量基本运算，矢量的加法、减法、标量积、矢量积；3．掌握标量场的梯度、矢量场的散度、矢量场的旋度概念及运算；4. 理解矢量微分元并会写出其正确的表达式；5．了解正交坐标系及矢量在不同坐标系中的变换；6．了解重要的场论公式。
（二）电磁学基本理论1．理解并计算电场和磁场的基本物理量；2．理解位移电流的概念，并会用安培环路定律解题；3．理解并应用法拉第电磁感应定律；4．应用电流连续性方程解题；5．深刻领会并熟练掌握应用高斯定律求解电磁问题；6．深刻领会麦克斯韦方程组的含义，并熟练应用其求解电磁问题。
（三）媒质的电磁性质和边界条件1．了解电场中的导体的特性和电导率，理解导体中的传导电流与恒定电场的关系；2．了解电介质的极化现象和极化强度，理解电介质中电位移矢量和电场强度的关系；3．了解磁介质的磁化现象和磁化强度，理解磁介质中磁感应强度和磁场强度的关系；4．深刻领会并熟练掌握媒质中的麦克斯韦方程组；5．掌握电磁场的边界条件，并熟练应用其求解电磁问题。
电磁场与电磁波教学大纲解读
《电磁场与电磁波》教学大纲课程名称：电磁场与电磁波英文名称：Electromagnetic Field and Electromagnetic Wave课程编码：09320014学时： 64 学分： 4大纲撰写：刘立军先修课程：高等数学，大学物理教材及参考文献：谢处方，饶克谨，《电磁场与电磁波》（第三版），高等教育出版社，金泽松，《电磁场理论》，电子科技大学出版社郭硕鸿，《电动力学》，高等教育出版社课程性质和任务：本课程是高等学校电子科学与技术类各专业本科生必修的一门技术基础课，通过本课程的学习，使学生熟悉电磁场与电磁波的基本理论，掌握其规律。
对一些基本的电磁场与电磁波问题能进行定性分析和定量计算。
教学内容及要求：第一章矢量分析1、理解标量场与矢量场的概念。
2、理解矢量场的散度和旋度、标量场的梯度概念。
掌握散度、旋度和梯度的计算。
3、熟练掌握和应用散度定理和斯托克斯定理。
4、理解亥姆霍兹定理的重要意义。
第二章电磁场中的基本物理量和基本定律1、理解电荷与电荷密度、电流与电流密度的概念，理解并掌握电流连续性方程。
2、理解并掌握库仑定律。
牢固建立静电场的基本概念，掌握点电荷系统、连续分布电荷的电场强度表达方式，会计算一些典型电荷分布的电场强度。
3、理解并掌握安培力定律。
牢固建立恒定磁场的概念，掌握线电流、面电流、体电流的磁感应强度表达式，会计算一些典型电流分布的磁感应强度。
第三章静电场分析1、掌握静电场的基本方程；熟练运用高斯定律求解静电场问题。
2、理解电位的概念；掌握电位与电场强度的关系；掌握电位的计算方法。
3、理解和掌握唯一性定理。
4、了解电介质的极化。
5、掌握不同介质与界面上场的边界条件和电位的边界条件。
6、理解恒定电场的概念；掌握恒定电场的基本方程和边界条件，能正确地分析和求解恒定电场问题。
7、了解静电场中导体的性质，掌握电容的概念及电容的计算方法。
8、理解电场能量的概念，掌握静电场能量的计算方法。
《电磁场与电磁波》课程教学大纲
《电磁场与电磁波》课程教学大纲Electronic Field and Wave课程负责人：执笔人：编写日期：一、课程基本信息1.课程编号：L080092.学分：3学分3.学时：48 （理论40,实验8）4.适用专业：电子信息工程、通信工程专业二、课程教学目标及学生应到达的能力本课程是电子信息工程与通信工程专业的一门基础课，其教学内容是后续微波通信类课程及日后微波通信相关工作的基础。
本课程的教学任务是学习电磁场与电磁波的基本属性、描述方法、运动规律、与物质的相互作用及其应用。
本课程的教学目标是通过本课程的学习，使学生能够系统地掌握电磁场与电磁波的基本概念，基本性质，基本规律以及求解电磁场问题的基本方法，为解决有关实际问题打下坚实基础。
三、课程教学内容与基本要求（一）矢量分析（6课时）主要内容：矢量分析基础，包括三种坐标系及其相互变换、标量场和矢量场概念、矢量场的通量和散度、矢量场的环流和旋度、标量场的梯度以及亥姆霍兹定理。
5.基本要求（1）掌握矢量代数的基本规那么；（2）掌握矢量在笛卡尔坐标系、柱面坐标系、和球面坐标系的表示方法，以及在该三种坐标系之间的变换；（3）掌握标量场的梯度，矢量场的散度，矢量场的旋度的概念，以及在笛卡尔坐标系中梯度、散度、旋度的运算。
了解在柱面和球面坐标系中梯度、散度、旋度的运算；（4）理解矢量场的核母霍兹定理。
6.学时分配课堂教学6学时。
其中，标量场和矢量场概念（1学时）；三种坐标系及其相互变换（2 学时）；矢量场的通量和散度（1学时）；矢量场的环流和旋度（1学时）；标量场的梯度以及亥姆霍兹定理（1学时）。
（二）电磁场的基本规律（10课时）主要内容：电磁场的基本规律，内容包括电磁场中的基本实验定律，讨论两个基本实验定律：库仑定律和安培力定理的矢量表达形式，以及真空中和介质中静电场和恒定磁场的基本性质，时变场的基本方程（麦克斯韦方程组）和基本性质，及边界条件。
1.基本要求了解电介质的极化现象及极化电荷分布、磁介质的磁化现象及磁化电流分布。
《电磁场与电磁波》课程教学大纲
《电磁场与电磁波》课程教学⼤纲《电磁场与电磁波》课程教学⼤纲Electromagnetic fields and waves课程编号：学分： 4学时： 64 （其中：讲课学时：56 实验学时2：上机学时：6 ）先修课程：⾼等数学、普通物理、数学物理⽅法后续课程：适⽤专业：光信息科学与技术、应⽤物理、电⼦信息、电⼦对抗开课部门：理学院⼀、课程教学⽬的和课程性质电磁场与电磁波是⾼等学校理⼯科电⼦类或信息类专业必修的⼀门专业基础理论课，其任务是介绍宏观电磁现象的基础理论和平⾯电磁波动的基本规律，使学⽣能完整地理解和掌握宏观电磁场的基本性质和基本规律，对电⼦信息⼯程中的电磁现象和电磁场问题能⽤场的观点进⾏分析和计算。
同时，电磁场理论⼜是⼀些交叉领域的学科⽣长点和新兴边缘学科发展的基础，它对于学⽣后续专业课程的学习和增强学⽣的适应能⼒与创造能⼒，具有重要的作⽤。
⼆、课程的主要内容及基本要求第⼀章⽮量分析（6学时）[知识点]⽮量代数、三种常⽤的正交坐标系、标量场的梯度、⽮量场的通量与散度、⽮量场的环流与旋度、⽆旋场与⽆散场、亥姆霍兹定理。
[重点]理解标量场与⽮量场的概念，了解标量场的等值⾯和⽮量场的⽮量线的概念。
⽮量场的散度和旋度、标量场的梯度是⽮量分析中最基本的概念，应深刻理解，掌握散度、旋度和梯度的计算公式和⽅法。
[难点]⽮量场的散度和旋度、标量场的梯度是⽮量分析中最基本的概念，应深刻理解，掌握散度、旋度和梯度的计算公式和⽅法；散度定理和斯托克斯定理是⽮量分析中的两个重要定理。
[基本要求]1、理解标量场与⽮量场的概念；2、掌握散度、旋度和梯度的计算公式和⽅法；3、⽮量场的散度和旋度、标量场的梯度是⽮量分析中最基本的概念。
[考核要求]1、理解标量场与⽮量场的概念；2、掌握散度、旋度和梯度的计算公式和⽅法；3、⽮量场的散度和旋度、标量场的梯度是⽮量分析中最基本的概念。
第⼆章电磁场的基本规律 (10学时)[知识点]电荷守恒定律、真空中静电场的基本规律、真空中恒定磁场的基本规律、媒质的电磁特性、电磁感应定律和位移电流。
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参考书目：路宏敏，《电磁场与电磁波基础》，科学出版社，2011“电磁场
理论”部
分考查
内容
为：
1、基本
概念和
理论
2、静电
场
3、恒定
电流场
4、
Maxwell
方程组
5、平面
电磁波
课程内
容实施
进度计
划：
课次内容
1 一、场的概念
二、标量场的方向导数与梯度
三、例题讲解
2 一、矢量场的通量与散度
二、矢量场的环量与旋度
三、例题讲解
3 一、曲线坐标系中的梯度、散度、旋度
二、亥姆霍兹定理
4 一、库仑定律与电场强度
三、Gauss’s Law
三、静电场的旋度、电位
四、例题讲解
5 一、电偶极子
二、电介质中的场方程
三、静电场的边界条件
四、例题讲解
6 一、导体系统的电容
二、静电场能量
三、电场力
四、例题讲解
7 一、电流强度与电流密度
二、电流连续性方程
三、导体中的恒定电流场
欧姆定律;
电动势；
Joule’s Law;
基本方程；
边界条件
四、恒定电流场与静电场的比拟
8 一、磁感应强度
1、Ampere’s Force Law
2、The Biot-Savart Law
3、洛仑兹力公式
二、恒定磁场的基本方程
1、磁通连续性原理（Gauss’s Law for magnetic fields ）
2、Ampere’s circuital Law
三、Magnetic Vector Potential
9 一、a magnetic dipole
二、Maxwell’s equations in magnetic medium
1、磁化强度与磁化电流；
2、磁场强度、磁导率；
3、磁介质中恒定磁场的基本方程
三、boundary conditions for magnetic fields
1、boundary condition for normal components of B field
2、boundary condition for tangential components of H field
3、applications of boundary conditions for magnetic fields
10 一、magnetic scalar potential
二、self-inductance and mutual inductance
三、Energy in a magnetic field
1、两载流回路系统所储存的磁场能量；
2、有电流分布的空间区域所储存的磁场能量；
3、磁场能量密度
四、magnetic forces
1、采用安培定律计算载流回路在磁场中受到的力；
2、虚位移法
11 一、静态场问题的一般求解方法
二、边值问题的分类
三、the uniqueness theorem
1、Green’s theorem: Green’s first identity
Green’s second identity
2、the uniqueness theorem
四、平面镜像法
1、a point charge above an infinite conducting plane;
2、a point charge in front of two conducting planes
intersecting at 90°
12 一、球面镜像法
二、圆柱面镜像法
三、平面介质镜像法
13 一、分离变量法
二、分离变量法的应用举例
14 一、Faraday’s Law of Induction
二、Maxwell’s Equation from Ampere’s Law
三、Maxwell’s Equations from Gauss’s Law
四、set of four Maxwell’s Equations
1、the four Maxwell’s Equations
2、the constitutive equations
3、The Lorentz Force Law
15 一、the boundary conditions for time-varying fields
二、the energy and flow of energy in the time-varying fields
16 一、正弦电磁场的复数表示法；
二、复数形式的麦克斯韦方程；
三、复坡印廷矢量；
四、复介电常数、复磁导率；
五、复坡印廷定理；
六、时变电磁场的唯一性定理
17 一、波动方程
二、时变电磁场的位函数
18 一、无耗媒质中齐次波动方程的均匀平面波解；
二、均匀平面波的传播特性；
电磁波的表达？描述电磁波的基本量；电磁波的能量关系。
三、向任意方向传播的均匀平面电磁波
19 一、propagating property
二、plane wave in a good conductor
三、surface resistance
四、plane wave in good dielectric
20 一、极化的概念
二、平面电磁波的极化形式
1、线极化；
2、圆极化；
3、椭圆极化；
三、极化特性的工程应用
四、色散、相速和群速
21 一、向理想导体的垂直入射
二、向理想介质的垂直入射
1、分解面上的反射系数和透射系数
2、入射波、反射波和透射波的特点
3、合成电磁波的特性
三、向多层媒质分解面的垂直入射
1、多层媒质中的电磁波及边界条件
2、等效波阻抗
3、媒质1中的无反射条件
一、向理想介质分界面的斜入射
1、相位匹配条件和斯奈尔定律
2、反射系数和透射系数
3、媒质1中的合成电磁波
二、向理想导体表面的斜入射
1、垂直极化；
2、平行极化。
23 一、问题的引入
二、全透射
三、全反射
24 一、电磁波的辐射问题引入
二、亥姆霍兹积分、辐射条件
三、滞后位
四、电基本振子的辐射场
1、电磁场计算
2、电磁场分析
25 一、对偶原理与磁基本振子的辐射场
1、磁基本振子的辐射场
2、对偶原理
二、天线的电参数
辐射方向图；辐射效率；增益系数；
输入阻抗；极化形式。
26 6学时实验（具体内容请参考“实验教学”）。