电磁场与电磁波教案

作业布置
1.15,1.27,1.29
主 要
参考资料
《电磁场与电磁波》李锦屏编著兰州大学出版社
兰州交通大学教案（理论教学用）
第 4 次课 学时：2
授课对象
章节
第1章1.7，1.8
教学目的和要求
拉普拉斯运算是电磁场波动方程中的主要运算，亥姆霍兹定理总结了矢量场的基本性质，指出研究矢量场要从场的散度和旋度着手，研究电磁场也要从电场和磁场的散度和旋度着手。
,
， ，
，
，
，
作业布置
4.8,4.9
主 要
参考资料
《电磁场与电磁波》李锦屏编著兰州大学出版社
兰州交通大学教案（理论教学用）
第 13 次课 学时：2
授课对象
章节
第4章4.5.2~4.5.6
教学目的和要求
讲授复矢量的麦克斯韦方程、亥姆霍兹方程、平均能量密度和平均能流密度矢量。
讲授主要内容
4.5.2复矢量的麦克斯韦方程；4.5.3复电容率和复磁导率；4.5.4亥姆霍兹方程；4.5.5时谐场的位函数；4.5.6平均能量密度和平均能流密度矢量
2.1电荷守恒定律
电荷体密度：
电荷面密度：
电荷线密度：
点电荷的电荷密度：
电流密度矢量：
电荷守恒定律： ，
恒定电流的电流连续性方程： ，
2.2真空中静电场的基本规律
点电荷： ，
体电荷：
面电荷：
线电荷：
静电场的基本方程
，
，
作业布置
2.1,2.2,2.3
主 要
参考资料
《电磁场与电磁波》李锦屏编著兰州大学出版社
要求掌握知识点和分析方法
掌握矢量场的环流与旋度的计算公式以及斯托克斯公式。
教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等
1.5矢量场的环流和旋度
环流 直角坐标系下
旋度
斯托克斯定理
直角坐标系：
圆柱坐标系：
球坐标系：
1.6无旋场与无散场
无旋场： 。
， ，
无散场： 充要条件 。
备注
兰州交通大学教案（理论教学用）
第 2 次课 学时：2
授课对象
章节
第1章1.3，1.4
教学目的和要求
梯度、散度和旋度是构成麦克斯韦方程组的基本算子，也是计算电磁场的基本算子，所以从方向导数、通量、环流的基础上，把三个算子的物理意义和计算公式介绍并推导出来。
讲授主要内容
1.3标量场的梯度
1.4矢量场的通量和散度。
直角坐标系：
圆柱坐标系：
球坐标系：
1.8亥姆霍兹定理
作业布置
主 要
参考资料
《电磁场与电磁波》李锦屏编著兰州大学出版社
兰州交通大学教案（理论教学用）
第 5 次课 学时：2
授课对象
章节
第2章2.1, 2.1
教学目的和要求
回顾《普通物理》中所学的电荷守恒定律和真空中静电场的基本规律，从梯度、散度、旋度的角度深入理解并掌握静电场的基本规律，为时变场打下基础。
2.6麦克斯韦方程组
，
本构关系： ， ，
2.7电磁场的边界条件
边界条件： ，
，
作业布置
2.16,2.25,2.272.29
主 要
参考资料
《电磁场与电磁波》李锦屏编著兰州大学出版社
备注
兰州交通大学教案（理论教学用）
第 9 次课 学时：2
授课对象
章节
第3章3.1,3.2
教学目的和要求
讲授静电场的分析方法，电位函数，推导出电能密度和电场总能量的计算公式。
讲授主要内容
2.1电荷守恒定律
2.2真空中静电场的基本规律
重点
难点
重点是电荷守恒定律和静电场的基本方程，难点是高斯定理的推导。
要求掌握知识点和分析方法
要求掌握电荷守恒定律，真空中静电场的基本规律，能够根据电荷分布计算空间的电场分布。
教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等
1.1矢量代数
1.2三种常用的正交坐标系
1.直角坐标系
位置矢量：
线元矢量：
面元矢量： ，
体积元：
2.圆柱坐标系
，
, ,
位置矢量：
线元矢量：
面元矢量：
体积元：
3.球坐标系
, ,
位置矢量：
线元矢量：
面元矢量：
体积元：
作业布置
1.8,1.9,1.10
主 要
参考资料
《电磁场与电磁波》李锦屏编著兰州大学出版社
讲授主要内容
4.1波动方程；4.2电磁场的位函数
重点
难点
重点是波动方程。
要求掌握知识点和分析方法
掌握波动方程。
教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等
4.1波动方程
麦克斯韦方程
， ， ，
无源区的波动方程
，
4.2电磁场的位函数
，
位函数的波动方程：
作业布置
4．1，4.2,4.3,4.4
要求掌握知识点和分析方法
掌握电磁能守恒定律和坡印廷矢量的计算，掌握时谐电磁场的复数表示。
教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等
4.3电磁能量守恒定律；
电场能量密度：
磁场能量密度：
坡印廷定理的积分形式
坡印廷矢量：
4.4惟一性定理
4.5时谐电磁场
4.5.1时谐电磁场的复数表示
重点
难点
重点是麦克斯韦方程组和边界条件。难点是边界条件的理解和掌握。
要求掌握知识点和分析方法
掌握麦克斯韦方程组和边界条件。
教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等
2.5电磁感应定律和位移电流
法拉第电磁感应定律：
推广的电磁感应定律： ，
位移电流密度：
全电流定律： ，
电磁场与电磁波教案
学 院：电子与信息工程学院
教 研 室：电信基础教研室
课程名称：电磁场与电磁波
***************************
学 期：
授课班级：
电子与信息工程学院 制
兰州交通大学教案（理论教学用）
第 1 次课 学时：2
授课对象
章节
第1章1.1，1.2
教学目的和要求
回顾并进一步学习矢量代数的概念和运算，学习三种常用的正交坐标系（包括直角坐标系、圆柱坐标系、球坐标系）。由于电磁场的计算经常采用圆柱坐标系和球坐标系，所以这两种坐标系在本课程中非常基础和重要的知识点。
第1章1.5，1.6
教学目的和要求
梯度、散度和旋度是构成麦克斯韦方程组的基本算子，也是计算电磁场的基本算子，所以从方向导数、通量、环流的基础上，把三个算子的物理意义和计算公式介绍并推导出来。
讲授主要内容
1.5矢量场的环流与旋度
1.6无旋场与无散场
重点
难点
重点是矢量场的环流与旋度，无旋场与无散场，以及斯托克斯公式。难点是圆柱坐标系和球坐标系下环流和旋度的计算。
直角坐标系：
圆柱坐标系：
球坐标系：
1.4矢量场的通量和散度；
通量
直角坐标系
散度
散度定理
直角坐标系：
圆柱坐标系：
球坐标系：
作业布置
1.12,1.14,1.16,1.12,1.18
主 要
参考资料
《电磁场与电磁波》李锦屏编著兰州大学出版社
备注
兰州交通大学教案（理论教学用）
第 3 次课 学时：2
授课对象
章节
基本方程：
本构关系：
边界条件： ，
3.1.2电位函数
点电荷：
体电荷：
面电荷：
线电荷：
静电位的微分方程：
边界条件： ，
3.1.4静电场的能量
电能密度：
电场的总能量：
3.2导电媒质中的恒定电场分析
恒定电场的基本方程：
本构关系：
恒定电场的边界条件： ，
电位方程： ，
边界条件：
作业布置
3.2,3.3
主 要
参考资料
《电磁场与电磁波》李锦屏编著兰州大学出版社
兰州交通大学教案（理论教学用）
第 7 次课 学时：2
授课对象
章节
第2章2.4
教学目的和要求
求解静电场问题实质上求解特定边界条件下Ｅ，Ｄ
讲授主要内容
2.4静电场的边界条件
重点
难点
难点是边界条件的理解和掌握。。
要求掌握知识点和分析方法
要求掌握介质中的本构关系和基本方程，会利用基本方程求解电磁场。
第二类边值问题（或纽曼问题）：
第三类边值问题（或混合边值问题）： ，
惟一性定理
3.5镜像法
作业布置
3.7,3.11
主 要
参考资料
《电磁场与电磁波》李锦屏编著兰州大学出版社
备注
兰州交通大学教案（理论教学用）
第 11 次课 学时：2
授课对象
章节
第4章4.1,4.2
教学目的和要求
无源区域的电磁场经常通过波动方程来求解；有源区域的求解通过位函数求解。波动方程都是通过麦克斯韦方程组推导。
，
4.5.3复电容率和复磁导率
复介电常数：
复磁导率：
4.5.4亥姆霍兹方程
， ，
4.5.5时谐场的位函数
要求掌握介质中的本构关系和基本方程，会利用基本方程求解电磁场。
教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等