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《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。

[ 重点]

真空中静电场的基本规律、真空中恒定磁场的基本规律、电磁感应定律和

位移电流。

[ 难点]

电磁感应定律和位移电流、麦克斯韦方程组、电磁场的边界条件

[ 基本要求 ]

1、理解电荷及其分布、电流及其分布以及电流连续性方程。理解电场和磁

场的概念，掌握电场强度和磁场强度的积分公式，会计算一些简单源分布（电荷、电流密度）产生的场。

2、掌握电场基本方程，了解电介质的极化现象及极化电荷分布。掌握静磁

场的基本方程，了解磁介质的磁化现象及磁化电流分布。

3、掌握电磁感应定律及位移电流的概念，牢固掌握麦克斯韦方程组并深刻

理解其物理意义，掌握电磁场的边界条件。

[ 实践与练习 ]

上机实习， 2 个学时，上机内容电磁软件 CST 的安装和基本操作，对电磁软件模拟 CST 由有个初步认识，增强学生的学习兴趣。

[ 考核要求 ]

1、掌握电场基本方程

2、掌握静磁场的基本方程，了解磁介质的磁化现象及磁化电流分布。

3、掌握电磁感应定律及位移电流的概念，

4、掌握麦克斯韦方程组并深刻理解其物理意义，

5、掌握电磁场的边界条件。

第三章静态电磁场及其边值问题的解(14 学时 )

[ 知识点]

静电场分析、导电媒质中的恒定电场分析、恒定磁场分析、静态场的边值问题及解得唯一性定理、镜像法、分离变量法。

[ 重点]

着重掌握静电场、恒定电场和恒定磁场的基本方程及电位所满足的微分方程，掌握镜像法和分离变量法解题的思路及典型问题的求解。

[ 难点]

静态场的边值问题及解得唯一性定理、镜像法、分离变量法。

[ 基本要求 ]

1、掌握静电场的基本方程和边界条件，掌握静电场中的电位函数及其微分

方程，掌握电位的边界条件；理解电场能量和能量密度的概念，会计算一些典型场的能量，会计算典型双导体的电容。

2、掌握恒定电场的基本方程和边界条件，了解静电比拟法，会计算典型导

体的电阻。

3、掌握恒定磁场的基本方程和边界条件，理解矢量磁位及其微分方程，了

解标量磁位的概念。理解磁场能量和能流密度，会计算一些典型场的磁场能量，会计算典型回路的电感。

4、理解静电场的惟一性定理及其重要意义。

5、掌握镜像法的基本原理，会用镜像法求解一些典型问题。

5、了解分离变量法的基本思想和解题步骤，能够用分离变量法求解直角坐标系中的一些简单的二维问题。

[ 实践与练习 ]

上机实习， 2 个学时，上机内容电磁软件CST 的基本操作，增强学生对电磁软件模拟 CST 的认识。

[ 考核要求 ]

1、掌握静电场的基本方程和边界条件，

2、掌握静电场中的电位函数及其微分方程，

3、掌握电位的边界条件；理解电场能量和能量密度的概念，。

4、掌握恒定电场的基本方程和边界条件，

5、掌握恒定磁场的基本方程和边界条件，

6、掌握镜像法的基本原理，会用镜像法求解一些典型问题。

7、分离变量法的基本思想和解题步骤，能够用分离变量法求解直角坐标系中的一些简单的二维问题。

第四章时变电磁场（6学时）

[ 知识点]

波动方程、电磁场的位函数、电磁能量守恒定律、时谐电磁场

[ 重点]

掌握坡印廷矢量和平均坡印廷矢量的物理意义及如何计算。

[ 难点]

坡印廷定理和电磁能量守恒定律。

[ 基本要求 ]

1、掌握电磁场的波动方程，理解动态矢量位和标量位的概念以及其满足的微分方程。