工程电磁场分析的数理基础
通信工程的基础课程
通信工程是一门涵盖电子、信息、通信、计算机等多领域的交叉学科，其基础课程主要包括以下几个方面：
1. 数学课程：高等数学、线性代数、概率论与数理统计和复变函数等。
这些课程为学习通信工程提供了必要的数学工具。
2. 物理课程：大学物理和电路分析是通信工程专业的核心课程，这两门课程都涉及到电磁场、电磁波和电子线路等内容。
3. 电路与电子课程：电路分析基础、模拟电子技术和数字电子技术等课程，这些课程主要涉及电路、电子器件和数字逻辑电路的基础知识。
4. 通信原理课程：通信原理是通信工程专业的核心课程，它介绍了通信系统的基本原理和概念，包括模拟通信、数字通信、调制与解调、编码与解码等。
5. 信号处理课程：信号与系统是通信工程的重要基础，它涉及信号的时域、频域和复数域分析，以及线性时不变系统（LTI）的分析和设计。
6. 计算机网络课程：计算机网络是现代通信工程中不可或缺的知识，它介绍了计算机网络的基础知识和协议，包括TCP/IP协议、互联网协议、路由和交换等。
7. 电磁场与电磁波：这门课程涉及电磁波的传播、散射和衍射等，是通信工程中无线通信和天线设计的基础。
8. 编码理论：编码理论是通信工程中信息安全和纠错编码的核心课程，涉及各种编码和译码算法。
这些课程是通信工程专业的基础，但具体的教学内容和课程设置可能会因学校和专业的不同而有所差异。
此外，学习通信工程还需要实践操作和实验，因此参加相关实验和实践课程也是非常重要的。
华北电力大学大学本科专业培养方案——电气工程及其自动化【模板范本】
电气工程及其自动化专业人才培养方案Electrical Engineering and Its Automation一、学制与学位Length of Schooling and Degree学制：四年学位：工学学士学位Duration：4 years Degree：Bachelor of Engineering二、培养目标Educational Objectives培养适应社会主义现代化建设需要，德智体全面发展，具有较强的综合素质和一定的创新精神，能够从事电气工程及其自动化领域相关的工程设计、生产制造、系统运行、系统分析、技术开发、教育科研、经济管理等方面工作的特色鲜明的复合型高级工程技术人才。
本专业设电力系统及其自动化（电力)、继电保护及自动远动技术（电自)、高电压技术(高压）、城市供用电（城电）、电力电子技术(电力电子）、电力市场等6个专业方向。
This program is designed to provide students a comprehensive education in all areas of moralism，intelligence and physical to meet the demand of socialized modernized construction. Graduates from the program are expected to be integrated senior engineers with strongly comprehensive capability and innovative spirit, capable for all electrical engineering and its automation related areas such as engineering design，electrical production, power system operation and analysis, technology development, education and research, financial management，etc. This major consists of 6 specialized directions：power system and its automation （power system, in short), protection relay and remote technology (protection), high voltage technology (high voltage），city power supply technology （city power supply）, power electronic technology，and electricity markets。
电气工程及其自动化专业课时安排精选全文
可编辑修改精选全文完整版电气工程及其自动化专业（专业代码：080601）培养方案一、培养目标本专业培养德、智、体全面发展，适应社会主义现代化建设需要，掌握电气、电子与信息科学技术领域扎实的基础理论、专门知识及基本技能，具有在相关领域跟踪、发展新理论、新知识、新技术的能力；能从事电气工程、自动化、信息技术、电子与计算机技术应用等领域的科学研究、技术开发、维护管理工作，具有厚基础、宽口径、强实践、高素质特点的高级技术和管理人才。
毕业生就业行业主要有：电气设计与制造业、信息产业、电力系统及运行部门、国家机关和科研院所、国防工业、现代化农业等。
二、培养规格和要求本专业学生主要学习电工技术、电子技术、信息控制、计算机技术与应用等方面较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识。
本专业主要特点是强弱电结合、电工技术与电子技术结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，学生受到电工、电子、信息控制及计算机技术等方面的基础训练，既具有电气工程方面的专业知识和技能，专业面广，适应性强，又有自动化和信息技术的基础知识和基本技能。
毕业生应具有较强的自学能力和创新能力，并具有较好的综合素质。
毕业生应获得以下几个方面的知识和能力：1．掌握较扎实的数理基础，具有一定的人文社会科学知识和外语综合能力。
2．系统地掌握本专业领域必需的、较宽广的技术基础理论知识，主要包括电工理论与技术、电子技术、信息处理与控制技术、计算机软硬件基本原理与应用等。
3．获得较好的工程实践训练，具有综合解决工程实际问题的能力。
4．具有较强的工作适应性、人际交往能力和团队协作精神，具备一定的科学研究、科技开发和组织管理才能。
5．了解本专业领域的学科发展动态与发展趋势。
三、主干学科电气工程、控制科学与工程、计算机科学与技术。
四、主要课程电路分析基础、工程电磁场、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、自动控制原理、微机原理及应用、电力电子技术、电机学、电力系统分析、供配电工程、电气测试技术、计算机控制技术、电力拖动与自动控制系统、电气控制及可编程控制器。
《电磁场理论》教案1
电磁波的辐射和传播问题等等。这些问题都要应用电磁场的分
类和计算来解决。
《电磁场》课程就是作为解决以上两类问题的入门和基础
而安排的。 三、《电磁场》与先修课的关系
1.与数学的关系：各章要用到的数学工具有：微分、积分、
1 1 r r B A
E dl 0
l
对于任意分布电荷得电场，可以看成点电荷电场得迭加，
而每一分量均符合于上式，故相加的结果也符合于上式。由 此可知：在静电场中沿任意闭合途径，电场强度的线
积分恒等于零。这个结论也可看作是单位正电荷在电场作
用下，沿闭合曲线移动一周时，电场力所作的功为零。它反 映了静电场的一条重要性质，称为静电场的守恒性。 应用斯托克斯定理： [书P.328式（20）]
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例1-1
一均匀带电的无限大平面，其电荷面密度为ζ，求距该平面前x处的电场。
（p.5例1-2）
1.1.3 电位
k 1
n
qk rr
‘ k 2
qk R 2 eRk ‘ 4 0 k 1 k r rk 1
数理基础科学中的偏微分方程方法
数理基础科学中的偏微分方程方法偏微分方程是数理基础科学中的重要研究领域，它在物理学、工程学、生物学等多个学科中都有广泛的应用。
偏微分方程方法是解决这些问题的一种有效手段，它通过数学模型和分析技巧，帮助我们理解自然现象和工程问题，并提供解决方案。
一、偏微分方程的基本概念偏微分方程是描述多变量函数的方程，其中包含了函数的偏导数。
它可以分为椭圆型、双曲型和抛物型三类，每一类都有不同的特征和解法。
椭圆型方程主要描述稳态和静态问题，双曲型方程描述波动和传播问题，抛物型方程描述扩散和耗散问题。
二、常见的偏微分方程方法1. 分离变量法分离变量法是解偏微分方程最常用的方法之一。
它的基本思想是将多变量函数分解为多个单变量函数的乘积，并将原方程转化为一系列常微分方程。
通过求解这些常微分方程，可以得到原方程的解。
2. 特征线法特征线法适用于双曲型和抛物型方程的求解。
它的关键是找到方程中的特征线，通过参数化特征线上的点，将原方程转化为常微分方程。
通过求解这些常微分方程，可以得到原方程的解。
3. 变换法变换法是通过引入新的变量或坐标系，将原方程转化为更简单的形式。
常见的变换包括傅里叶变换、拉普拉斯变换和相似变量变换等。
这些变换可以将原方程转化为常微分方程或代数方程，从而简化求解过程。
4. 数值方法数值方法是通过离散化偏微分方程，将其转化为代数方程或常微分方程，并采用数值计算方法进行求解。
常见的数值方法包括有限差分法、有限元法和谱方法等。
这些方法可以在计算机上进行高效的求解，适用于复杂的偏微分方程问题。
三、偏微分方程方法的应用偏微分方程方法在物理学、工程学、生物学等多个学科中都有广泛的应用。
在物理学中，偏微分方程方法可以用于描述电磁场的传播、流体的运动和量子力学中的波动现象。
在工程学中，偏微分方程方法可以用于模拟材料的力学性质、流体的流动行为和电路的电磁特性。
在生物学中，偏微分方程方法可以用于模拟生物体内的传输过程、生物反应和生物发展。
工程教育认证补充标准
工程教育认证补充标准地质类专业本补充标准适用于地质工程、勘查技术与工程和资源勘查工程专业。
地质工程专业本补充标准适用于地质工程专业（专业编号081401），含工程地质、岩土钻掘工程等方向。
1.课程体系1.1 课程设置1.1.1数学与自然科学类课程课程设置应使学生具备应用数学、物理和化学的原理和方法解决相关地质问题的能力。
数学类课程应包括高等数学、线性代数、数理统计等；物理类课程应包括大学物理及实验等；化学类课程应包括大学化学或普通化学等。
1.1.2工程基础类课程工程基础类课程应覆盖以下核心内容：工程力学、结构力学、钢筋混凝土结构原理、工程测量、工程（机械）制图、计算机与信息技术基础等，包含其核心概念、基本原理及相关技术与方法。
1.1.3专业基础类课程专业基础类课程应以使学生掌握本专业的共性知识和基本科学方法为目的。
工程地质方向应包括：普通地质学、矿物学、岩石学、构造地质学、地貌学与第四纪地质学、水文地质学等；岩土钻掘工程方向应包括：地质学基础、机械设计基础、液压传动、电工与电子技术、流体力学等。
1.1.4专业类课程工程地质方向包括岩体力学、土力学、工程地质学基础、工程地质勘察、基础工程与地基处理、岩土测试技术、工程地质数值模拟等。
岩土钻掘工程方向包括基础工程学、岩土钻掘工程（艺）、岩土钻掘设备、岩土测试技术、岩土施工工程、钻井液与工程浆液等。
1.2 实践环节具有满足地质工程需要的完备的实践教学体系，主要包括实验课程、课程设计、野外实习，积极开展科技创新等多种形式的实践活动。
（1）实验课程：岩土室内实验、岩土原位测试、材料力学实验、工程勘察技术与工艺实验、地质工程计算机软件应用等。
（2）课程设计：计算机课程设计、钢筋混凝土课程设计、工程地质勘察或岩土钻掘技术课程设计、基础工程课程设计等。
（3）野外实习：野外地质教学实习、专业教学实习、生产实习或毕业实习，应建立相对稳定的实习基地，密切产学研合作，使学生参与到生产实践中。
电子工程专业培养方案
电子工程专业培养方案一、培养目标电子工程是现代科学技术领域中，最具活力和前景的一门学科。
电子工程专业旨在培养具有扎实的数理基础、系统的电子技术知识和良好的实践能力，能够应用电子技术解决工程问题，设计、分析和管理电子系统的工程技术人才。
具体培养目标如下：1. 培养学生具有扎实的数理基础和电子工程专业知识，具备分析和解决电子工程问题的能力；2. 培养学生具备独立进行科学研究和技术开发的能力，具有团队协作精神和创新意识；3. 培养学生具备较强的工程实践能力，能够设计、制造和维护电子系统。
二、培养课程设置1. 专业基础课程（1）数学、物理、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、电磁场与电磁波、微电子器件与电路、电子系统设计等。
2. 专业拓展课程（1）数字信号处理、通信原理、嵌入式系统、功率电子技术、光电子技术、微波技术、电子测量与仪器、电子材料与器件、集成电路设计等。
3. 实践教学环节（1）电子工程实验、电子技术实习、电子系统设计、毕业设计等。
三、实践教学1. 实验教学（1）通过电子工程实验教学，学生将学到的理论知识与实际操作相结合，加深对专业知识的理解和掌握。
2. 实习（1）开展电子技术相关的实习活动，让学生深入了解电子行业的发展现状，增强工程技能和实践能力。
3. 项目实践（1）通过电子系统设计、毕业设计等项目实践环节，培养学生分析和解决实际问题的能力，提高综合素质和创新意识。
四、科研能力培养1. 科研训练（1）鼓励学生主动参与科研项目，培养学生的科学研究能力和创新意识。
2. 学术交流（1）鼓励学生积极参加学术讲座、学术会议等活动，提高学生的学术素养和交流能力。
五、综合素质培养1. 人文素养（1）注重培养学生的人文精神，强调综合素质教育，提高学生的思想品德和社会责任感。
2. 创新创业（1）鼓励学生积极参与创新创业活动，培养学生的创新能力和创业意识。
3. 社会实践（1）开展社会实践活动，提高学生的社会适应能力和团队协作能力。
数学的数理模型
数学的数理模型数学是一门基础科学，被广泛应用于各个领域。
而数理模型则是数学在实际问题中的具体应用，它通过建立数学模型来描述和解决现实世界中的各种问题。
本文将探讨数学的数理模型以及其在现代科学研究中的应用。
第一节数学的数理模型概述数理模型是指通过数学建立的模型，用于解释和预测现实世界中的各种现象。
数理模型的建立需要具备以下几个要素：问题的定义、变量的选择、数学关系的建立和求解方法的确定。
数理模型能够帮助我们理解问题的本质、揭示问题之间的内在联系，并通过模型的求解给出问题的解决方案。
第二节数学的数理模型在物理学中的应用物理学是数学的最重要应用之一，它通过建立数学模型来研究物质运动、电磁场、量子力学等现象。
例如，牛顿的力学模型通过建立数学方程描述了物体的运动规律，电磁学中的麦克斯韦方程组描述了电磁场的变化规律。
这些数理模型的应用使物理学研究变得准确且可靠。
第三节数学的数理模型在经济学中的应用经济学是另一个重要的应用领域，数理模型在经济学中的应用被称为经济数学。
通过建立经济模型，可以研究市场供求关系、价格变动、投资决策等经济问题。
例如，供求模型通过建立需求方程和供给方程来研究市场均衡价格；经济增长模型通过建立增长方程来研究经济增长的规律。
这些数理模型可以为经济学家提供决策依据和政策建议。
第四节数学的数理模型在生物学中的应用生物学是一个充满复杂现象的学科，数理模型在生物学中的应用被称为数学生物学。
数学生物学通过建立数学模型来研究生物体的发展、遗传、进化等问题。
例如，扩散模型通过偏微分方程描述物质在生物体内的扩散过程；生态系统模型通过建立方程组来研究物种的竞争和演化。
这些数理模型可以帮助我们深入理解生物学中的复杂现象和规律。
第五节数学的数理模型在工程领域中的应用工程领域中的数学模型主要用于解决和优化设计问题。
例如，结构力学模型通过建立力学方程来研究建筑物或机械结构的强度和稳定性；电路模型通过建立电路方程来分析电子元件的工作特性。
电气工程专业介绍
电气工程专业介绍电气工程专业介绍电气工程是一门研究电力与电磁现象并提供电力设备与系统解决方案的工程学科。
它涉及到电力的产生、传输、分配和利用等方面的知识和技术。
电气工程专业是工科范畴中的一支重要学科，其学科内容涉及电路与系统、信号与控制、电力与能源等多个领域。
电气工程专业的学生主要学习电磁场与电磁波、电路分析、电力系统分析与管理、电力电子技术、自动化控制技术等相关知识与技能。
本文将对电气工程专业的学习内容、就业前景以及专业特点进行详细介绍。
电气工程专业的学习内容主要包括以下几个方面。
首先，学生需要学习电磁场与电磁波的理论知识。
这门课程是电气工程的基础课程之一，通过学习电磁场与电磁波的规律，学生可以了解电磁场的产生、传播以及与物质的相互作用等基本原理，为后续学习电路与系统等课程奠定基础。
其次，学生需要学习电路分析的理论与实践。
电路分析是电气工程专业的核心课程之一，它主要研究电流、电压、电功率等电路参数的计算方法以及电路元件之间的关系。
通过学习电路分析，学生可以掌握电路的基本知识与技能，为后续学习电力系统分析与管理等课程打下基础。
此外，学生还需要学习电力系统分析与管理的内容。
电力系统是指由发电厂、变电站、输电线路和配电网等组成的电能传输与分配系统。
电力系统分析与管理是电气工程专业的重点领域，它主要研究电力系统的规划、设计、运行与管理等方面的知识和技术。
通过学习电力系统分析与管理，学生可以了解电力系统的组成、运行原理以及电力市场的运行机制，为电力系统的规划与运维提供技术支持。
最后，学生还需学习电力电子技术与自动化控制技术等相关课程。
电力电子技术研究将电能转换为其他形式能源的技术，它在电力工业中起着重要的作用。
自动化控制技术研究将控制理论与电气工程相结合，通过设计与实现各种控制系统，实现对电力设备与系统的智能化控制。
这些知识与技能的学习，为学生将来从事电能转换与控制等相关工作打下基础。
电气工程专业毕业生在就业市场上有很广阔的发展前景。
12工程电磁场分析的数理基础2
• 相应地，式（1-40）也就简化为
• 但注意，由于此时在导电媒质内伴随有涡流与集肤效 应，因而无从预先给定截流导体内电流密度J的分布。 换句话说，不可能依据式（1-45）直接求解动态位A。
• 分析表明，在导电媒质中流通的电流都遵从 式（1-7），而其中的电流密度既应表征由外 源施加的电流密度Js，又应表征媒质内感生 的涡流密度Je，即
• 对于时谐电磁场，场空间中各场点的动态 位A(r, t )和j (r, t)也可分别再用复相量表示 为 和 ，而相应的达朗贝尔方程 的相量形式就成为
– 式中：V 1/ ，称为相位速度；为正弦激励 的角频率。
1.6.2 磁准静态场中的动态位方程
• 对于磁准静态场，在忽略位移电流的前提下，式（139）即成为
• 代入式（1-36），
• 可得
• 注意到在静态极限情况下上式将归结为，
• 因此，可以对式（1-47）中每一项的物理意义 作出判断，即
– 动态标量位j可看作为自由电荷系统（体、面、线 电荷系统）所产生的标量位场，
– 而动态向量位A则与时变的电流分布相联系，从而 可选择涡流密度：
• 在以上分析基础上，依据基本方程（1-14）， 结合关系式（1-46）、（1-47），可得描述磁 准静态场的动态位方程为
– (3)正弦稳态时变场中的涡流方程（相量形式的扩 散或热传导方程）
– (4)没有自由电荷分布区域中的静电场方程（拉普 拉斯方程）
– (5)没有传导电流分布区域中的恒定磁场方程（拉 普拉斯方程）
1.6 位函数的微分方程 (有源）
---位函数和波方程
– 一个场向量的微分方程对应于三个标量微 分方程。即在任一场点上，待求的自由度 数是三个，因此离散化后的自由度数是相 当可观的。
《信号与系统》课程教学大纲——工程认证全文
精选全文完整版（可编辑修改）《信号与系统》课程教学大纲课程名称：信号与系统课程代码：TELE1006英文名称：Signal and Linear System课程性质：专业必修课程学分/学时：3.0开课学期：第3学期适用专业：通信工程、信息工程、电子信息工程、电子科学与技术等专业先修课程：高等数学，线性代数，电路分析后续课程：数字信号处理，通信原理，通信系统设计与实践等开课单位：电子信息学院课程负责人：王家俊大纲执笔人：侯嘉大纲审核人：一、课程性质和教学目标课程性质：本课程是通信工程、信息工程、电子信息工程等电子信息类专业的一门重要专业基础课，是通信工程专业的必修主干课。
教学目标：本课程主要讲授信号与线性系统的分析和处理方法的基本原理。
通过理论教学，使学生能建立系统分析的总体概念，掌握信号处理、信号特征分析、线性系统分析等基本概念和基本方法以及若干典型的电路系统分析应用，该课程是从电路分析的知识领域引入信号处理与传输领域的关键性课程，在教学环节中起着承上启下的作用。
能培养学生的电路设计与特征分析能力，思维推理和分析运算的能力，为进一步学习数字信号处理、通信原理等后续课程打下理论和技术基础。
本课程的具体教学目标如下：1、掌握信号与线性系统理论和知识体系所需的基本数理知识，并能用于专业知识与实际系统分析的能力学习中。
【1.1】2、具备信号与线性系统分析与理解的基础知识，能使用数学、自然科学、工程基础和专业知识分析实际工程中结构、电路、信号等相关具体问题。
【1.3】3、具备对常用信号、线性系统的特性、功能及应用进行分析和理解的基础能力，能够理解典型线性电路系统、滤波器、调制解调系统以及信号的时频特性和基本构成原理，能够针对实际工程问题和应用对象进行方案分析。
【1.4】4、具备对线性系统与信号的基本设计与分析能力，能运用基本原理、数理工具和工程方法，完成电子通信领域相关的复杂工程问题与系统设计中单元与环节的正确表达。
理工科基础知识点总结
理工科基础知识点总结一、数学1.1 微积分微积分是数学的一个重要分支，包括微分和积分两个部分。
微分是研究函数的导数和变化率的部分，而积分则是求函数的定积分和不定积分。
微积分的基本概念、求导公式、积分公式等都是理工科学生必须掌握的基础知识。
1.2 线性代数线性代数是研究向量空间和线性变换的数学分支。
在理工科学生的学习中，线性代数主要涉及向量、矩阵、行列式、特征值和特征向量等内容，是其他学科如物理、计算机、工程等领域的数学基础。
1.3 概率论与数理统计概率论和数理统计是研究随机现象的概率分布和统计规律的数学分支，也是理工科学生必须掌握的基础知识。
在实际的工程、科学研究中，概率论和数理统计都具有重要的应用价值。
1.4 数学分析数学分析是对实数、复数以及函数极限、连续性、导数、积分等概念的研究。
理工科学生在学习数学分析时，需要掌握数列、函数的极限、一元函数微积分以及多元函数微积分等内容。
二、物理2.1 经典力学经典力学是研究物体运动规律的物理学分支，包括牛顿力学、动能定理、动量守恒定律、角动量守恒定律等内容。
理工科学生需要掌握力学基本定律和相关计算方法。
2.2 电磁学电磁学是研究电磁场和电磁波的物理学分支，包括静电场、静磁场、电磁感应等内容。
理工科学生在学习电磁学时，需要掌握库仑定律、安培定律、麦克斯韦方程组等重要概念和原理。
2.3 热力学热力学是研究热现象和能量转化规律的物理学分支，包括温度、热量、功、热力学定律等内容。
理工科学生需要掌握热力学的基本原理和相关计算方法。
2.4 光学光学是研究光现象和光学器件的物理学分支，包括光的传播、反射、折射、干涉、衍射等内容。
理工科学生需要掌握光学的基本原理和相关计算方法。
2.5 物态学物态学是研究物质的结构和性质的物理学分支，包括固体、液体、气体等不同状态下的物质性质。
理工科学生需要掌握物态学的相关知识，包括晶体结构、热力学性质等内容。
三、化学3.1 基础化学基础化学是研究化学元素、化合物及其变化规律的科学分支，包括化学元素的周期表、原子结构、分子结构、化学键及化学反应等内容。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术080904（一级学科：电子科学与技术）本学科是电子科学与技术一级学科下属的二级学科，是1990年由国务院学位办批准的博士学位授予点，同时承担接收博士后研究人员的任务，2003年被批准为国防科工委委级重点学科点。
本学科专业内容涉及电磁场理论、微波毫米波技术及其应用，主要领域包括电磁波的产生、传播、辐射、散射的理论和技术，微波和毫米波电路系统的理论、分析、仿真、设计及应用，以及环境电磁学、光电子学、电磁兼容等交叉学科内容。
多年来在多种军事和国民经济应用的推动下，本学科在天线理论与技术、电磁散射与逆散射、电磁隐身技术、微波毫米波理论与技术、光电子技术、电磁兼容、计算电磁学与电磁仿真技术、微波毫米波系统工程与集成应用等方面的研究形成了鲜明的特色，取得了显著成果。
其主要研究方向有：1.计算电磁学及其应用：设计、研究、开发高精度、高效率电磁计算算法；研究高效精确电磁计算算法在目标特性、微波成像及遥感、电磁环境预测、天线分析和设计等方面的应用。
2.微波/毫米波电路设计理论与技术：研究有源元器件与电路模型、与微电子、微机械工艺相关的材料器件等模型的建立及参数提取；研究低相噪频率源技术，微波/毫米波单片集成电路设计，基于微机械（MEMS）的微波/毫米波开关、移相器和滤波器设计。
3.电磁波与物质的相互作用：研究电磁散射和逆散射算法，军事装备目标特性测试技术，隐身目标测试技术，目标散射中心三维成像技术；研究轻质、宽频、自适应智能隐身材料。
4.微波/毫米波系统理论与集成应用技术：设计、研究、开发特殊环境下的微波/毫米波系统；研究微波/毫米波测试技术；研究天线设计理论与技术。
一、培养目标掌握坚实的电磁场与微波技术以及相应学科的基础理论，具有系统的专门知识，熟练应用计算机，掌握相应的实验技术，掌握一门外国语，学风端正，具备独立从事科学研究工作和独立担负专门技术工作的能力，能胜任科研、生产单位和高等院校的研究、开发、教学或管理等工作。
电气工程及其自动化选科要求
电气工程及其自动化选科要求电气工程及其自动化是一门涉及电力、电子、自动控制等领域的学科，其选科要求主要包括以下几个方面：1. 数学基础：电气工程及其自动化是一门基础学科，数学是其重要的基础。
学生在选科前需要具备扎实的数学基础，包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计等。
这些数学知识将在后续的电路分析、信号与系统、控制理论等课程中得到应用。
2. 物理基础：电气工程及其自动化与物理学密切相关，学生需要具备一定的物理基础知识，了解电磁学、电动力学、光学等基本原理。
这些知识将在电磁场与电磁波、电力电子技术、光电传感器等课程中得到进一步的学习和应用。
3. 电路理论：电路理论是电气工程及其自动化的核心内容之一。
学生需要熟悉电路元件的基本特性、电路分析的方法和技巧，包括直流电路、交流电路、数字电路等。
电路理论是后续学习电力系统、电子技术、数字逻辑等课程的基础。
4. 自动控制理论：自动控制理论是电气工程及其自动化的重要内容之一。
学生需要学习控制系统的基本原理、传递函数、稳定性分析、校正方法等。
自动控制理论将在工业自动化、机器人技术、仪器仪表等课程中得到应用。
5. 电力系统：电力系统是电气工程的重点内容之一，学生需要学习电力系统的基本构成、运行原理、稳定性分析等。
电力系统课程还包括电力传输与配电技术、电力系统自动化、电能质量等方面的内容。
6. 电子技术：电子技术是电气工程及其自动化的重要组成部分，学生需要学习电子元器件的基本原理和应用技术，包括放大器、滤波器、振荡器等。
电子技术将在电子测量技术、电子设备与电路设计等课程中得到进一步的学习和应用。
7. 编程能力：随着电气工程技术的发展，编程能力已经成为电气工程师的基本素质之一。
学生需要学习编程语言，如C、C++、MATLAB等，掌握基本的编程技巧和算法设计方法。
编程能力将在数字信号处理、嵌入式系统、智能控制等领域发挥重要作用。
8. 实践能力：电气工程及其自动化是一门实践性很强的学科，学生需要通过实验课程和实习实训活动掌握实际操作技能和解决实际问题的能力。
本科电气工程及其自动化课程
本科电气工程及其自动化课程
本科电气工程及其自动化课程通常包括以下内容：
1. 数学基础：包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计等数学基础课程，用于培养学生的数学思维和分析能力。
2. 物理学基础：包括基础物理学、电磁学等物理学基础课程，用于培养学生对电气工程的物理原理的理解和掌握。
3. 电路理论：包括电路分析、电磁场与电磁波等课程，用于培养学生对电路的建模与分析能力。
4. 信号与系统：包括信号与系统理论、数字信号处理等课程，用于培养学生对信号的理解和系统的设计能力。
5. 控制理论：包括控制系统设计、自动控制原理等课程，用于培养学生对控制理论和控制系统的理解和应用能力。
6. 电力系统：包括电力系统分析与运行、电力电子技术等课程，用于培养学生对电力系统及其相关技术的理解和应用能力。
7. 电气设备与自动化：包括电气设备与电机、电动机与拖动、工业控制技术等课程，用于培养学生对电气设备与自动化技术的掌握与应用能力。
除了上述核心课程外，本科电气工程及其自动化专业还可以根
据学校和专业设置的不同，开设一些选修课程，如光电子技术、图像处理与识别、人工智能等，以满足学生的个性化学习需求。
数理实验班培养方案
电气工程及其自动化专业轨道牵引电气化方向培养方案（双培计划）一、培养目标和基本要求（一）专业培养目标本专业方向培养具有自然科学、人文社科基础知识，掌握轨道交通与电气工程相关专业基础，了解专业前沿发展，获得充足的工程实践训练，讲求职业道德、能够在轨道电力牵引技术、轨道交通供电相关领域内，从事工程设计、系统分析、信息处理、研制开发及管理等工作的宽口径、复合型高级工程技术人才。
（二）基本要求1.具有较扎实的数学、物理等自然科学的基础知识，具有较好的人文社会科学基础和外语综合应用能力；2.系统掌握本专业方向必需的基础理论和专业知识，主要包括电工理论、电子技术、信息处理、自动控制理论、计算机软硬件基本理论与应用等。
具备在本专业领域进行工程设计、工程研发、工程应用的能力，并且具备较强的学习、协作、沟通和创新等综合能力；3.受到较好的工程实践训练，具有较好的综合分析与解决实际问题的能力和较熟练的计算机应用能力；4.掌握文献检索的基本方法，了解本专业学科前沿的发展趋势；5.具有较强的工作适应能力和竞争能力，并具备一定的系统分析设计和组织管理等实际工作能力。
6.具备良好而全面的综合素质，包括政治素质、道德素质、心理素质、事业心和责任感、科学精神、创新精神和文化修养等。
二、双培计划人才培养特色电气工程及其自动化专业-轨道牵引电气化是面向干线铁路和城市轨道交通领域设置的特色专业方向，已列入北京市教委“双培计划”。
本专业方向依托电气工程一级学科，突出电力电子技术、电力系统自动化、信息处理与控制以及轨道牵引电气化方面的优势和特色，主要学习电工技术、电子技术、信息控制、计算机等方面的专业技术基础及其在轨道牵引传动与控制、牵引供电系统方面的应用。
主要特点是强弱电结合、软件与硬件结合、元件与系统结合、基础科学与工程技术结合。
三、学制与学位（一）本专业学制为4年，采取3+1培养模式，前3年在联合培养高校-北京交通大学学习，第4年在我校学习；（二）符合《北京信息科技大学授予普通高等教育学生学士学位工作细则》规定的毕业生，授予工学学士学位。
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电准静场
• 可忽略电磁感应效应而导出的准静态情况下的时变电磁场，称为电准静场。 • 其第二方程（1-2）可近似表述为
• 其余方程（1-1、3、4）保持有效。
• 电力传输系统和装置中的高压电场，各种电子器件、设备和天线的近区的电场等，均 属于电准静态场的工程应用。
• 无论是忽略电磁感应效应的电准静态，还是忽略位移电流效应的磁准静态，它们都满 足所谓静态条件：L<<l（或<<T）。
• 动态电磁场，与方程组的微分形式对应的积分表达式为
电磁场的基本规律 波动方程
达朗贝尔方 程(σ=0):
洛伦兹规 范
谢谢观赏！
2020/11/5
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如此。
电通（量）密度电位移矢量
D 0 E P 0 ( 1 e ) E 0 r E E
式中
P为电极化,代 强表 度在 矢 E作 外 量 用 场下的极的 化场 电 .矢 荷
P0eE
11
各向异性媒质
33
磁通（量）密度磁感应强度
B 0 H M 0 ( 1 m ) H 0 r H H
等）， • 计算机编程和应用方面的能力， • 计算机软件支持条件等。
• 电磁场数值分析中常用的数值计算方法有： • 应用于微分方程型数学模型的 • 有限差分法、 • 有限元法 • 蒙特卡洛法； • 应用于积分方程型数学模型的 • 模拟电荷法、 • 矩量法 • 边界元法， • 以及基于直接积分运算关系式的数值积分法等。 • 此外，各类数值计算方法的相结合，例如 • 微分和积分组合型数学模型的单标量磁位法、双标量磁位法等。
算，因此，相对于正问题，逆问题的求解，计算量大，占用计算机内存和时间多。
• 电磁场逆问题数值分析处理的流程图如图1-2所示。
• 逆问题数值分析的全局优化算法，主要是各类随机优化算法： • 模拟退火算法、 • 基因算法、 • 进化算法、 • 禁忌算法、 • 神经网络等。
1.4 电磁场的方程组
• 宏观电磁现象的基本规律：方程组描述了场源（电荷、电流）激发电磁场的一般规律。
工程电磁场分析的数理基础
• 参考教材： • 1、倪光正，杨仕友等. 工程电磁场数值计算。机械工业出版社，2004年第一版，北京。 • 2、王长清。现代计算电磁学基础。北京大学出版社，2005年第一版，北京。 • 3、吕英华. 计算电磁学的数值方法. 清华大演出版社，2006年第一版，北京。 • 4、何国瑜，卢才成等。电磁散射的计算和测量。北京航空航天大学出版社，2006年
• 方程组须与媒质的构成关系式相结合，才能完成数学模型的构造。 • 每个旋度方程对应于三个标量方程，所以两个旋度方程给出了六个标量方程。 • 在给定场源与相应的定解条件下，时变电磁场待求场向量（E、B、D、H），共十二个
独立的分量。
1.4.2 时谐电磁场
• 随时间按正弦规律变化的电磁场 • 线性媒质中非正弦周期变化的电磁场，可分解为基波和各次谐波正弦激励的叠加； • 例如，波导场、交流电机和电器中的电磁场等。
1.3 电磁场逆问题数值分析
• 各类电磁装置的综合问题，即电磁场逆问题。 • 给定电磁装置/器件理想的性能指标或参数，优化设计对应装置/器件。 • 对电磁场逆问题求解，都是将其分解为一系列的正问题，然后采用一定的优化方法通
过迭代解算达到最终优化设计的目的。 • 由于每一步迭代计算中，需要进行若干次电磁场正问题的数值计算和其他一些辅助计
• 也就是说，电磁波以速度c传播通过所论电磁系统的最大线度尺寸L，其所需时间应远 小于该电磁波变动一个周期所对应的时间T。
• 准静态下的源量和场量都是时间和空间的函数，但电磁波传播的推迟作用可以忽略不 计，
• 给定某一瞬间的源，即决定了同一瞬间的场分布，而该场分布与稍早瞬间的源状态并 无关联。
• 这表明，对于给定瞬间准静态的场的分析计算，完全等同于相应的静态场问题。
• 方程组的基本变量为 • 四个场向量： • 电场强度E（）、 • 磁感应强度B（T）、 • 电位移向量D（2）、 • 磁场强度H（）； • 两个源量： • 电流密度J（2）、 • 电荷密度r（3）。
• 在静止媒质中 • 微分形式为：
•三个媒质的构成关系式：
– 如果介质的本构参数（m、e、s）是频率的函数，则称此类介质为色散介质。 – 如等离子体、水、生物肌体组织、雷达吸波材料。 – 如果介质中的本构参数是张量形式，则称此类介质为各向异性介质。 – 如等离子体的介电常数、铁氧体中的磁导率。 – 还有介质的本构关系更复杂，不能写成上述形式。 – 如手征介质，其电位移矢量与电磁强度和磁场强度都有关；对于磁感应强度也是
• 其余方程（1-2）、（1-3）、（1-4）保持有效。
• 基于式（1-14），因任一向量旋度的散度恒等于零，故在准静态下电荷守恒定律归结 为 瞬时表示
• 显然，若该磁准静态场处于正弦激励、稳态工况下，则式（1-14）将一步可由相量表示 为
• 并与其它相量形式的方程（1-11、12、13）共同组成时谐的磁准静态场基本方程组。
• 线性媒质、正弦激励且稳态条件下，方程组可归结为不显含时间的复相量表示形式。 • 任何一个电、磁场量都可用一复相量表示。
• 例如，电场强度可用一个与时间无关的复相量表示成：
E (r)E(r)e • 它所对应的实际时变电场则可取 场的实时描述为
jE(r)的实部而得，即所论场点p处电
2E(r)ejt
1.4.4 静态场
• 静止电荷产生静电场，恒定电流产生恒定磁场，其相应的基本方程组为
• 式中，场量和源量均为不随时间而变化的空间坐标的函数。 • 客观的静态电磁场的物理现象将呈现为单一的电场或磁场效应。
和
1.4.5 方程积分形式
• 运用场论中的斯托克斯定理和高斯散度定理，可导出各种状态下电磁场基本方程组的 积分表达形式。
第一版，北京。 • 5、盛新庆。计算电磁学要论。中国科学技术大学出版社，2008年第二版，合肥。
◇ 常用的方法 解析法
解析法
数值法
➢镜像法 ➢分离变量法 ➢复变函数法 ➢格林函数法
直接法 间接法
有限差分法（FD） 有限元方法（FEM） 矩量法（MoM）
• 1、数理基础 • 2、数值积分法 • 3、有限差分法 • 4、有限元法 • 5、矩量法 • 6、软件简介（、）
式中
M为磁化强 ,代 度表 矢在 H 量 作 外用 场下磁化场 电矢 荷 . 量 产生
MmH
各向异性媒质
11
33
电流密度
JE
各向异性电导率材料
11
33
• 有时直接采用另一基本方程，即电荷守恒定律
• 它表征时变电荷与全电流密度之间关系的连续性。 • 可由方程组直接导出。
• 广义形式 对偶性（二重性） 式中
• 同样，电荷守恒定律表示成
• 可见对于磁准静态场，就导电媒质面言，应满足良导体条件，即该媒质的电导率g>>。
• 磁准静态场的激励源频率可扩展至X射线的频率段。
• 电工技术中的涡流问题就是这磁准静场的典型应用实例，它广泛地伴随在电机、变压 器、感应加热装置、磁悬浮系统、磁记录头、螺线管传动机构等工程问题之中。
• 最后，在所得该电磁场正问题的场量（含位函数）离散解的基础上再经各种后处理过程， 就可以求出所需的场域中任意点处一场强、任意区域的能量、损耗分布等参数与性能指 标。
电磁场正问题数值分析处理 的流程图如图1-1所示。
• 电磁场正问题数值分析， • 必须具备 • 一定的数学、物理基础， • 有关电磁场的专门知识， • 采用恰当的理想化假设， • 准确地给出定解条件（初始条件和边界条件）。 • 还应具有 • 对于计算流程的前处理（如场域剖分、数据文件构成等）、 • 数据处理和后处理（如等位线、通量线描绘，以及场强、电磁参数、能量和力的计算
E
H
0
H 0 t E t
J
Jm
D
B m
J J f J P ,
fP
f , Jf 为自由电荷密度和 电自 流由 密;度
P, JP为极化电荷密度 电和 流极 密;化 度
m, Jm为虚的磁荷密度 磁和 流虚 密.拟 度
1.4.1 动态电磁场 • 时变电磁场的方程组为
课程内容
第1章 电磁场的特性及其数学模型
概要： 基于宏观电磁理论描述表征电磁场特性的数学方程和关系式，形成建立工 程电磁场数学模型和实施数值计算方法的数学物理基础。
1.1 数学模型
• 宏观电磁理论的数学条件），电磁场问题数学模型可以归结为三大类: • 微分方程模型、 • 积分方程模型、 • 变分方程模型。
1.2 电磁场正问题数值分析
• 电磁场的正问题： • 给定 • 场的计算区域、 • 各区域材料（媒质）组成和特性， • 以及激励源的特性， •求 • 其场域中场量随时间、空间分布的规律（场分布）
• 正问题的电磁场数值分析 • 基于方程组建立逼近实际工程电磁场正问题的连续型的数学模型；
• 采用相应的数值计算方法，经离散化处理，把连续型数学模型转化为等价的离散数学模 型——由离散数值构成的联立代数方程组（离散方程组）；
• 场量（E、B、D、H）和源量（J、r）均为空间坐标（位矢r = {x, }）和时间坐标(t)的 函数。
• 例：天线辐射和接收场、速调管和磁控制管的场均属于动态电磁场。
• 四个方程并不都是独立的。 • 对式（1-1）取散度，代入连续性方程（1-8），即导出（1-4）； • 同理，对式（1-2）取散度，即导得（1-3）。 • 因此，只有两个旋度方程（1-1）和（1-2）是独立方程。
• 故正弦稳态情况下的时变电磁场（时谐电磁场），方程组对应的相量形式为
• 式中，以相量形式表征的各场量和源量均仅为空间坐标的函数，其模为相应正弦量的 有效值。
• 在时谐场的频域中，常引入包括位移电流和位移磁流的广义电磁流概念：