电磁场理论_苏东林_教学大纲
《电磁场理论》教学大纲
《电磁场理论》教学大纲
一、课程概述
《电磁场理论》是通信工程专业的一门重要专业基础课，内容包括静电场、静磁场、静态场的边值问题、时变电磁波、平面电磁波、电磁波的传输和电磁波的辐射等。
这门课程的
理论性较强，概念较抽象，应用的数学知识较多，因此在学习这门课程之前，应当具备大学
物理和高等数学矢量场分析的扎实基础。
先修课程是高等数学、电磁学。
该课程培养学生掌握电磁场的基本规律，加深对电磁场性质的理解，获得分析和处理电磁场问题的一些最基本的方法和能力。
进一步培养辩证唯物主义的世界观。
二、课程目标
1．掌握静态场的基本规律，学会静态场的分析处理方法。
2．理解麦克斯韦方程组的内涵。
3．学会用麦克斯韦方程组去分析解决时变电磁场的基本问题。
4．了解微波传输和辐射的理论。
三、课程内容与教学要求
这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。
这四个层次的一般
涵义表述如下：
知道——是指对这门学科的基本知识、基本理论的认知。
理解——是指运用已了解的基本原理说明、解释一些现象、进行简单的分析计算。
掌握——是指利用掌握的理论知识对一些较复杂的电磁现象进行解释，说明其本质。
学会——是指能应用所学的电磁场理论去处理分析有关问题。
教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。
本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。
教学内容及教学要求表
教学内容知道理解掌握学会1矢量分析
1·1 标量场与矢量场√。
电磁场理论课程教学大纲
电磁场理课程教学大纲、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分;课程名称: 电磁场理论课程性质: 专业基础课学分：4（二）课程简介、目标与任务;电磁场理论是宏观电磁现象的经典理论， 是研究电磁场的基本属性、 运动规律以及 它与带电物质之间相互作用的一门重要基础理论课。
电磁场理论是解决一切信息处理的 物质基础。
课程目标与任务：掌握静电场、恒磁场以及时变电磁场的基本理论，理解麦 克斯韦方程组的来源以及电磁统一，会利用基本的电磁理论分析一些具体的工程问题， 如电磁波传播、天线、微波等。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接;先修课程：高等数学、数学物理方法、电磁学关系：其中高等数学和数学物理方法是电磁场理论的数学基础， 电磁学是电磁场理 论的物理基础，电磁场理论在电磁学的基础上系统阐述电磁场的基本理论， 述电磁场理论在解决实际问题方面的应用。
（四）教材与主要参考书。
选用教材：William H.HaytJr.John A. Buck编，赵彦珍等译，工程电磁场,西安交通大学出版社（第版）。
主要参考书: 1.《电动力学》，汪映海编著，兰州大学出版社，1995年2.《电磁场理论基础》（第二版）,陈重,崔正勤，胡冰编著，北京理工大学出版社, 2010 年3.《工程电磁场导论》，冯慈章、马西奎编著，高等教育出版社，2000年4.《电磁场与电磁波》，李书芳、李莉、张阳安、高泽华编著，科学出版社，2004 年、课程内容与安排 第一章数学准备知识第一节标量和矢量第二节矢量代数第三节直角坐标系第四节矢量分量和单位矢量所属专业: 微电子科学与工程并进一步阐第五节矢量场 第六节点乘和叉乘 第七节其他坐标系：圆柱坐标系、球坐标系 第二章库仑定律和电场强度 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第三章第一节库仑定律 电场强度连续分布体电荷的电场 线电荷的电场 面电荷的电场 电力线和电场分布图 电通量密度、高斯定律和散度 第一节电通量密度 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第四章 高斯定律 高斯定律的应用：一些对称电荷的电场 高斯定律的应用：体积元电荷的电场 散度和麦克斯韦第一方程 矢量算子和散度定理 能量和电位 第一节 点电荷在电场中运动时消耗的能量第二节 线积分第三节 电位差和电位的定义 第四节 点电荷的电位第五节 点电荷系统的单位：保守性 第六节 电位梯度 第七节 电偶极子第八节 静电场中的能量密度 第五章导体和电介质第一节 第二节 第三节 第四节 第五节第六节 第七节 第八节第六章电容 电流和电流密度 电流连续性金属导体 导体性质和边界条件 半导体 电介质材料的性质 理想电介质的边界条件 第一节第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 电容的定义 平行板电容器 几个电容例子 两导体传输线的电容 采用场分布图估算二维问题中的电容 泊松方程和拉普拉斯方程第八节传输功率和损耗特性第七节 拉普拉斯方程解的例子第八节 泊松方程解的例子： P-N 结的电容 第七章 恒定磁场毕奥-沙伐定律 安培环路定律 旋度 斯托克斯定理 磁通量和磁感应强度 磁位和磁矢位 恒定磁场定律的推导第八章 磁场力、材料和电感第一节 第二节第三节第四节第五节第六节第七节 第一节运动电荷所受的力 第二节元电流所受到的力 第三节元电流之间的作用力 第四节闭合回路所受到的力和力矩 第五节磁性材料的性质 第六节磁化和磁导率 第七节磁场边界条件 第八节磁路 第九节势能和磁性材料受到的力 第十节 自感和互感第九章 时变电磁场和麦克斯韦方程第一节 法拉第定律第二节 位移电流第三节 微分形式的麦克斯韦方程组第四节 积分形式的麦克斯韦方程组第五节 推迟位第十章 传输线第一节传输线中波传播的物理描述 第二节传输线方程 第三节无损耗传输 第四节正弦电压的无损耗传输 第五节正弦波的复数形式 第六节传输线方程组及其向量形式解 第七节无损耗传输和低损耗传输第十二章平面电磁波的反射和散射第十三章导行电磁波第一节传输线场及其基本参数第二节波导基本工作原理 第三节平行平板波导中的平面波 第四节利用波方程分析平板波导 第五节矩形波导 第六节平板介质波导 第七节光纤纤维 教学方法与学时分配教学方法：教学中始终突出以学生为本的教育理念，重视课程的规划和建设， 按照 课程体系制定规范的教学大纲和教学进度表；因材施教使学生掌握物理学的发展脉络和做科研的方法， 使学生变被动学习为主动学习， 真正达到从会学到好学；通过 启发式教学培养学生较强的主动思考习惯， 注重对大学生创新思维和解决实际问题 能力的培养；及时与学生第九节波在不连续处的反射第十节电压驻波比 第十一节有限长传输线 第十二节几个传输线的例子 第十三节图解法：史密斯圆图 第十四节 暂态分析一章 均匀平面电磁波第一节自由空间中波的传播 第二节电介质中波的传播 第三节坡印亭定理和波的功率 第四节良导体中波的传播：集肤效应 第五节 波的极化第六节 磁化和磁导率第十 第一节正入射时均匀平面电磁波的反射 第二节驻波比 第三节多层媒质分界面上波的反射 第四节任意入射方向下平面电磁波的反射 第五节斜入射时平面电磁波的反射 第六节斜入射时波的全反射和全折射 第七节色散媒质中波的传播 第八节 色散媒质中的脉冲展宽进行有效沟通，布置课后作业，必要时进行习题讲解；将实际工程问题引入课堂，使学生理解电磁场理论在实际问题中的应用，加深理解电磁场理论的本质，培养学生具有一定的抽象思维能力；开发并实施多媒体教学手段，使得课程的教学实施建立在现代教育技术平台之上。
北航电磁兼容课件 苏东林 2-功率流
不仅与平行板电容器面积S及板间距d有关，还
J
24
1.2.2电容器的本质——存储电能
这与电路理论中的平行板电容器的公式是一样 的。这个例子表明，可以通过系统存储的电能 来求解它的电容量。同样电压下，系统储存的 电能越大，电容量就越大。若没有电能储存， 电容量就为零。因此系统的电容量是系统储 存电能能力的表征。
上述电场能密度和磁场能密度公式也适用于 时变场，即 1 3 wE ( r , t ) 0 E r , t E r , t J / m 2 1 3 wH ( r , t ) 0 H r , t H r , t J / m 2 对全部空间积分，可能到全部空间的电磁场能量 1 W 0 E r E r 0 H r H r dV 2 V 8
29
例 2：
具有10nH自电感的电容器，在2MHz是的电 容测量值为10pF，试问在450MHz时该电容器的 电容量是多少？
F 0.45GHz 159 X L 2FL 28.3 ，X C 35.3 FC 159 jX T jX L jX C j 7 jX 'C j FC' 159 C 50 pF FX 'C
所以在电阻棒内，玻印廷矢量 被吸收，即存在电磁功率的损 耗。
18
1.2.1电磁功率流的传播通道
经计算可知，电阻棒内损耗的电磁功率密度为
pd E r
2
V02a 2 损耗的总功率为：Pd pd dV 0 w v d V02 V02 由电路公式：Pd R R Pd d 可以得到：R 2 0a
V d
2 0 2
北航电磁兼容课件 苏东林 3-电磁波的反射
1.2 电磁功率流的概念
1.3 电磁波的反射
1.3.1 理想导体表面电磁场的边界条件 1.3.2 空气电壁
2
1.3 电磁波的反射
1. 通过理想导体表面电场切向分量连续，了解： 电磁兼容中常常使用的电磁屏蔽，原理上是使用 了“电壁”和“磁壁”的概念。金属表面切向电 场为零，故金属表面也被称为电壁。接地且封闭 的金属导体具有屏蔽电场的作用。 2. 通过半无穷大理想金属表面电磁波反射特性的学 习，了解： 电壁不一定必需由理想金属导体构成，“空气” 也可以用来实现屏蔽。
边界两边的磁通矢量的法线分量是连续的；
有面电荷存在时，边界两边电通矢量的法线 分量不连续。
4
1.3.1 理想导体表面边界条件
通过法拉第电磁感应定律和修正的安培环路定律
d CH ds S J da dt S 0 E da 可以得出电场和磁场的切向边界条件
d CE ds dt
精品课程
电磁兼容理论与应用 021305
苏东林
北京航空航天大学
基础知识
1. 电磁场与电磁波
1.1 麦克斯韦方程整体物理意义
1.1.1 基本源量 1.1.2 基本场量 1.1.3 自由空间麦克斯韦方程组 1.1.4 电磁场定律的物理意义 1.1.5 电磁场定律的整体物理意义 1.1.6 电路理论与电磁场理论之间的关系 1.2.1 电磁功率流的传输通道 1.2.2电容器的本质——存储电能 1.2.3 电感器的本质——存储磁能
位的空间分布为（详细求解过程请见《电磁场与电磁波》苏东林等 著，高等教育出版社，2009年，第192页））：
q ab 1 ab r 4 0 S q r 4 0b q 4 0 rS
北航电磁兼容课件 苏东林 1-电磁场
精品课程
电磁兼容理论与应用 021305
苏东林
北京航空航天大学
课程教学大纲
1. 课程名称：电磁兼容理论与应用 2. 课程代码 ：021305 3. 课程学时：24学时 4. 课程的目的与地位：电磁兼容现象普遍存在于现 代通信、测量系统中，如主频已达到1GHz以上 的计算机系统、射频通信系统及电器、电气系统 等中都普遍存在电磁兼容问题。为了培养满足社 会需求的合格人才，开设本课程。
d CH ds S J da dt S 0 E 式
磁场
S
0.
E da dV Qnet
V
H da 0
S 0
2式右边 结论：电场与磁场之间不存在相互耦合 第二项
静态场问题
d dQnet 0 dV S J da dt V dt 28
设：F F qE F
E 0
则：H F /( 0 q υ sin )
其中为υ与H的夹角。改变q的运动方向，使 F
21 达到最大值，则有H F υ /( q0 υ （ ) A/ m ）
2
1.1.3 自由空间麦克斯韦方程组
1 2
d CE ds dt S 0 H da
1.1.4 电磁场定律的物理意义
三．电场高斯定律的物理意义
2012版电磁场与电磁波教学大纲
《电磁场与电磁波》课程教学大纲课程代码：030332005课程英文名称：Electromagnetic Field and Waves课程总学时：48 讲课：48 实验：1周上机：0适用专业：电子信息工程、通信工程大纲编写（修订）时间：2010.9一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是高等学校电子信息工程专业本科学生的一门主干技术基础课。
电磁场知识领域是电子信息工程专业四大知识领域之一，“电磁场与电磁波”是电磁场知识领域的核心知识单元，同时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。
要求学生掌握电磁场与电磁波的基本概念、基本理论及主要分析计算方法，能够计算简单的典型的场问题。
目的不仅是为进一步学习微波、天线提供必要的基础，也将提高学生的基本素质，增强学生的适应能力和创造能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求通过本课程的学习，培养学生用场的观点对电子信息工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析和判断的能力，了解电磁场与电磁波的主要应用领域，掌握宏观电磁场的基本属性和运动规律，了解进行定量分析的基本途径，为进一步学习和应用各种较复杂的电磁场计算方法打下基础；通过电磁场理论的逻辑推理，培养学生正确思维和严谨的科学态度，提高解决实际问题的能力。
（三）实施说明1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。
2．教学手段：本课程属于技术基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
（四）对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。
本课程主要的先修课程有大学物理、高等数学与工程数学(包括矢量分析,场论和数理方程等)，电路理论。
《电磁场》教学大纲
《电磁场理论》教学大纲课程英文名称：Theory of Electromagnetic Fields课程编码：0806033002总学时数：64 其中讲课学时：64 实验学时：0 总学分数：4授课对象：电子信息工程专业、通信工程专业课程性质：必修课一、课程任务与目的通过本课程教学内容的学习，获取电磁场理论最必要的基本知识和基本分析技能。
通过学习可以提高学生的理论基础，增强抽象理念，电磁场理论是电子信息类专业学生必须具备的知识结构的重要组成部分之一．二、课程教学的总体要求通过本大纲所规定的电磁场理论课程的全部教学内容的学习，获得电磁场理论最必要的基本理论、基本知识和基本技能，为以后从事电子工程技术管理工作和科研工作打下基础．三、课程教学内容及基本要求第一章矢量分析（4学时）教学目的和要求：掌握矢量的运算规则，及高斯和斯托克斯定律教学重点：矢量运算教学难点：散度旋度梯度和无散场和无旋场教学方法：教师讲课为主、课堂讨论为辅教学主要内容：第一节标量与矢量第二节散度旋度第三节格林定理第四节亥姆霍兹定理第二章静电场（4学时）教学目的和要求：了解掌握真空中的静电场方程与介质中的静电场方程。
教学重点：电场强度介质极化边界条件。
教学难点：介质极化两种介质的边界条件。
教学方法：教师讲课为主、课堂讨论为辅教学主要内容：第一节电场强度、电通及电场线第二节介质极化第三节两种介质的边界条件第四节电场力第三章静电场的边值问题（4学时）教学目的和要求：了解掌握镜像法及分离变量法教学重点：镜像法分离变量法教学难点：分离变量法教学方法：教师讲课为主、课堂讨论为辅教学主要内容：第一节电位微分方程；第二节镜像法第三节分离变量法第四章恒定电流场（4学时）教学目的和要求：了解掌握电流密度电流连续性原理教学重点：电流连续性原理。
教学难点：电动势。
教学方法：教师讲课为主、课堂讨论为辅教学主要内容：第一节电流及电流密度；第二节电动势第三节电流连续性原理第五章恒定磁场（4学时）教学目的和要求：了解掌握恒定磁场的特点和边界条件。
电磁场理论大纲
《电磁场理论》教学大纲课程编号：10407008学时：45学分：2.5课程类别：专业必修课面向对象：电子信息工程专业本科学生课程英文名称：Theory of Electromagnetic Fields一、课程的任务和目的任务：通过对本课程的学习，使学生进一步认识电磁场与电磁波的物理本质和基本规律、掌握基本的分析方法，培养学生对电磁问题的分析与求解能力，为学习相关的专业课程或深入研究电磁理论打下必要的基础。
目的：电磁场理论课程，是高等学校通信类专业一门重要得基础必修课。
本课程在大学物理（电磁学）的基础上，着重阐述电磁场与电磁波的基本概念、原理、规律和基本分析方法，及其在工程实际中的应用，通过教学培养学生用场的观点对电磁现象进行定性分析与判断的初步能力，了解进行定量分析的基本途径，为后续的专业学习或进行电磁学问题的研究准备必要的理论基础。
二、课程教学内容与要求（一）矢量分析1．了解三种常用的正交坐标系（直角坐标系，圆柱坐标系，球坐标系），并学会三种坐标系之间的转换。
2. 理解标量场方向导数和梯度的概念，掌握梯度的运算。
3. 理解矢量场的散度和旋度的概念，掌握散度和旋度的计算。
理解散度定理和斯托克斯定理。
4. 了解无散场和无旋场，掌握标量场和矢量场的拉普拉斯运算。
5. 了解亥姆霍兹定理。
通过本章的学习，使学生准确理解标量场梯度，矢量场的散度、旋度和拉普拉斯算符的概念，理解散度定理和旋度定理。
学会在三种坐标系下梯度，散度，旋度的计算方法。
本章的重点是标量场梯度，矢量场的散度和旋度的计算以及拉普拉斯运算，散度定理和旋度定理。
本章的难点是散度定理和斯托克斯定理的理解。
（二）电磁场的基本规律1．了解电荷及电流密度的概念。
理解电流连续性方程的积分形式和微分形式。
2. 理解真空和介质中电场和磁场的基本规律，了解电位移矢量，磁场强度，位移电流的概念。
3. 理解麦克斯韦方程组的积分和微分形式，及每个方程所包含的物理意义。
电磁场理论_苏东林_教学大纲
《电磁场理论》教学大纲课程编号：02j82110课程名称：电磁场理论 Electromagnetic Field Theory学分/学时：4/64先修课程：一、课程教学目标电磁场理论是电子工程类专业的主要基础课程之一，它不仅是许多专业课程的重要基础，而且是许多新兴边缘学科的发展基础和生长点。
本课程从电磁场的角度研究物质的基本属性、运动规律及其相互作用。
本课程理论严谨、体系完整，其逻辑推理、数学物理分析方法及所研究的电磁场的运动规律都具有独特之处，具有一定的代表性。
通过本课程的学习，应使学生开阔视野，学会从场的角度观察问题、分析问题、解决问题。
在学习内容上，学生应掌握静态和时变电磁场的基本性质、典型分析方法；正确理解电磁场的基本概念，并能运用这些概念，从电磁场的角度分析和处理一些典型的电磁场边值问题；掌握宏观电磁场的基本规律，对电磁场及电磁波的整体理论体系有一个比较完整的理解。
从而为学习后续课程及今后攻读研究生打下扎实的基础。
二、教学内容及基本要求课程主要内容：数学准备知识、整体宏观场定律、静态场、物质中的宏观场定律、电磁场功-能关系、时变场与电磁波、辐射。
各部分内容与学时安排：1、绪论与数学准备知识（8学时）：绪论，矢量分析与场论（矢量分析，广义正交坐标系；场论：梯度、散度、高斯定理、旋度、斯托克斯定理、格林定理）。
2、整体宏观场定律（7学时）：自由空间场定律：积分形式麦克斯韦场定律整体物理意义，微分形式自由空间场定律整体物理意义，边界条件。
3、静态场（14学时）：静电场标量位物理意义，标量位微分方程及边界条件，标量位的性质,镜像法，静电场分离变量法，静磁场的矢量位，静磁场的标量位，函数位远区多极子展开。
4、物质中的宏观场定律（4学时）：物质极化与磁化的基本概念，物质中的场定律。
5、电磁场功-能关系（4学时）：电磁场的能量，坡印廷定理。
6、时变场与电磁波（15学时）：波动方程（1D，3D），自由空间平面电磁波，均匀平面波，时谐场，复数场定律，电磁波的极化，均匀平面波的传播，平面波在有耗媒质中的传播，理想介质与理想导体界面的反射现象，不同媒质界面的反射透射现象。
《电磁场论》课程教学大纲
电磁场论Electromagnetic Field Theory【开课单位】地球探测与信息技术系【课程模块】学科基础【课程编号】081502201291 【课程类别】必修【学时数】48 （理论48 实践0 ）【学分数】 3备注：课程模块为公共基础、通识教育、学科基础、专业知识或工作技能；课程类别为必修或选修。
一、课程描述本课程教学大纲根据2016年本科人才培养方案进行修订或制定。
（一）教学对象本课程是勘查技术与工程（应用地球物理方向）专业和地球信息科学与技术专业的学科基础课程，是该专业本科生的必修课之一。
（二）教学目标及选修要求1、教学目标（学生课程结束后达到的知识目标、技能目标和态度目标三个层面）通过本课程教学，学生能够掌握电场基本理论、磁场基本理论及电磁场基本理论，能够对电磁波在地下介质中传播的理论有系统、深入的理解，为后续的“电法勘探”、“磁法勘探”和“重磁数据处理与解释”等专业课奠定理论基础，也为从事地球物理方向的研究工作打下良好基础。
通过本课程的教学，学生应具有严谨的治学态度，善于逻辑推理、善于思考，善于用学过的知识解决实际问题，用理论联系实际的方法学习后续课程。
2、选修要求（简要说明课程的性质，与其他专业课程群的关系，选修学生应具备的基本专业素质和技能等）电磁场论主要讲授电场、磁场及电磁场的相关知识，涉及到微积分、普通物理学中的电磁学内容以及求解偏微分方程的问题，是电法勘探、磁法勘探的先修课程，是将来从事地球物理勘探行业必备的基础理论。
选修学生应具备高等微积分知识、普通物理学知识及求解偏微分方程定解问题的能力。
（三）先修课程（参照2016版人才培养方案中的课程名称，课程名称要准确）高等数学、大学物理III、数学物理方法二、教学内容（一）绪论1、主要内容：0.1地球物理场论II主要涉及的研究领域0.2 场论的应用与发展0.3学习目的、方法及要求0.4考核要求0.5矢量分析与场论（1）场的概念（2）标量场的方向导数和梯度（3）矢量场的通量和散度（4）矢量场的环量和旋度（5）圆柱坐标系和球坐标系（6）亥姆霍兹定理2、教学要求：（按照掌握、理解、了解三个层次对学生学习提出要求）（1）了解什么场（2）掌握标量场的方向导数和梯度的概念及计算方法（3）掌握矢量场的通量和散度概念及计算方法（4）掌握矢量场的环量和旋度概念及计算方法（5）了解圆柱坐标系和球坐标系（6）了解亥姆霍兹定理3、重点、难点：本章重点：标量场的方向导数和梯度的计算方法，矢量场的通量和散度概念的计算方法，矢量场的环量和旋度的计算方法本章难点：矢量场的通量和散度概念，矢量场的环量和旋度的概念4、其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：无（二）第一章静电场1、主要内容：1.1电荷分布库仑定律电场强度（1）电荷分布：点电荷、线电荷、面电荷、体电荷（2）库仑定律（3）电场强度，点电荷电场强度公式（4）场强举例：电偶极子的场强、均匀带电细圆环轴线上的电场1.2 静电场第一、第二基本定律高斯定理 E的环流（1）立体角（2）高斯定理及其应用（3）E的环流，E的旋度，静电场第二基本定律1.3电位电位梯度（1）电位（2）电位梯度，场强与电位梯度的关系（3）电位的计算1.4电偶极子和偶电层的场（1）电偶极子的场（2）偶电层的场（3）通过偶电层时电位的突变1.5电介质极化极化电荷（1）静电平衡时导体的特性（2）电介质极化，极化强度（3）极化体电荷与极化强度的关系（4）极化面电荷与极化强度的关系1.6电介质存在时静电场基本规律电位移D（1）电介质存在时场量的直接计算（2）电介质存在时的高斯定理（3）电介质存在时静电场的计算1.7介质交界处场量变化规律（1）交界面法向场分量的交界条件（2）交界面切向场分量的交界条件（3）交界处电位U的连续性1.8静电位的微分方程唯一性定理（1）静电位的微分方程（2）唯一性定理1.9静电场能量2、教学要求：（按照掌握、理解、了解三个层次对学生学习提出要求）（1）了解什么是点电荷、线电荷、面电荷、体电荷（2）掌握库仑定律、电场强度的概念（3）了解立体角的概念（4）掌握静电场第一、第二基本定律（5）了解电位和电位梯度的概念（6）掌握场强与电位的计算方法（7）理解场强与电位梯度的关系（8）了解极化强度的概念，掌握极化体电荷与极化强度的关系，掌握极化面电荷与极化强度的关系（9）掌握电介质存在时的高斯定理表达式（10）理解介质交界处的场量交界条件（11）掌握静电位的微分方程，了解唯一性定理的意义3、重点、难点：本章重点：静电场第一、第二基本定律，场强和电位的计算方法，电介质的极化方式，极化强度与极化电荷的关系，静电位的微分方程本章难点：电介质的极化，高斯定理（静电场第一基本定律）的应用，场强的计算4、其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：习题1-7、1-9、1-13、1-16、1-21、1-24（三）第二章电像法1、主要内容：2.1平面界面的电像法（1）无限大接地平面导体外一点电荷的静电场（2）两均匀电介质交界面为无限大平面、一介质内有一点电荷的场（3）角域内一点电荷的电像法（4）两平行平面界面内一点电荷的电像法2.2球面界面的电像法（1）接地导体球面外一点电荷的电场（2）无限大接地平面导体外一电位为U的导体球的电场2.3柱面界面的电像法（1）无限长介质柱外一无限长线电荷的电场（2）两带等量异号电荷的无限长导体柱的电场2.4场分布的电像定性分析（1）两均匀电介质一点电荷场分布的定性分析（2）接地导体球外一点电荷场分布的定性分析2、教学要求：（按照掌握、理解、了解三个层次对课程内容提出要求）掌握平面界面电像法、球面界面电像法、柱面界面电像法3、重点、难点：重点：求解无限大接地平面导体外一点电荷的电场的电像法，求解两均匀电介质交界面为平面、其中一介质中有一点电荷的电场的电像法，求导体球（分接地和不接地两种情况）外一点电荷的电场的电像法。
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《电磁场理论》教学大纲
课程编号：02j82110
课程名称：电磁场理论 Electromagnetic Field Theory
学分/学时：4/64
先修课程：
一、课程教学目标
电磁场理论是电子工程类专业的主要基础课程之一，它不仅是许多专业课程的重要基础，而且是许多新兴边缘学科的发展基础和生长点。
本课程从电磁场的角度研究物质的基本属性、运动规律及其相互作用。
本课程理论严谨、体系完整，其逻辑推理、数学物理分析方法及所研究的电磁场的运动规律都具有独特之处，具有一定的代表性。
通过本课程的学习，应使学生开阔视野，学会从场的角度观察问题、分析问题、解决问题。
在学习内容上，学生应掌握静态和时变电磁场的基本性质、典型分析方法；正确理解电磁场的基本概念，并能运用这些概念，从电磁场的角度分析和处理一些典型的电磁场边值问题；掌握宏观电磁场的基本规律，对电磁场及电磁波的整体理论体系有一个比较完整的理解。
从而为学习后续课程及今后攻读研究生打下扎实的基础。
二、教学内容及基本要求
课程主要内容：
数学准备知识、整体宏观场定律、静态场、物质中的宏观场定律、电磁场功-能关系、时变场与电磁波、辐射。
各部分内容与学时安排：
1、绪论与数学准备知识（8学时）：
绪论，矢量分析与场论（矢量分析，广义正交坐标系；场论：梯度、散度、高斯定理、旋度、斯托克斯定理、格林定理）。
2、整体宏观场定律（7学时）：
自由空间场定律：积分形式麦克斯韦场定律整体物理意义，微分形式自由空间场定律整体物理意义，边界条件。
3、静态场（14学时）：
静电场标量位物理意义，标量位微分方程及边界条件，标量位的性质,镜像法，静电场分离变量法，静磁场的矢量位，静磁场的标量位，函数位远区多极子展开。
4、物质中的宏观场定律（4学时）：
物质极化与磁化的基本概念，物质中的场定律。
5、电磁场功-能关系（4学时）：
电磁场的能量，坡印廷定理。
6、时变场与电磁波（15学时）：
波动方程（1D，3D），自由空间平面电磁波，均匀平面波，时谐场，复数场定律，电磁波的极化，均匀平面波的传播，平面波在有耗媒质中的传播，理想介质与理想导体界面的反射现象，不同媒质界面的反射透射现象。
7、辐射（11学时）：
时变场位函数，电流元辐射场分析，对称振子的辐射，磁流元辐射场分析，惠更斯元辐射场分析，天线阵简介。
三、教学安排及方式
随堂安排计算机辅助教学演示；
讲座、讨论、演示实验等共计4学时；
硬件实验4学时。
四、考核方式
作业（含大型作业）：20％；期中考试（笔试）：30％；期末考试：50％（笔试）。
五、参考教材
《电磁场与电磁波》，苏东林，陈爱新，谢树果等，高等教育出版社，2009年。
《工程电磁场基础》，徐永斌等，北航出版社，1992年。
《电磁场理论学习辅导与典型题解》，苏东林，陈爱新，谢树果，电子工业出版社，2005年。
《电磁场与电磁波》（第4版），谢处方、饶克谨，高等教育出版社，2006年。
《工程电磁场导论》，冯慈璋、马西奎，高等教育出版社，2000年。
《电磁场与电磁波》（第2版），杨儒贵，高等教育出版社，2007年。
《工程电磁场原理》，倪光正，高等教育出版社，2002年。
六、开课老师
苏东林、教授、电子信息工程学院
陈爱新、副教授、电子信息工程学院
谢树果、教授、电子信息工程学院。