工程电磁场教学大纲

《工程电磁场》课程教学大纲

英文名称：Engineering Electromagnetic Field

课程代码：03110780

课程类别：公共类课程（）学科类课程（★）专业必修课（）专业选修课（）其他（）学分： 3.5

总学时：60 其中实践学时：

授课对象：自动化，电气工程及其自动化

先修课程：

高等数学，大学物理，

一、课程目的与任务

电磁场是研究物质电磁属性存在的性质及电磁波运动形式及其规律的学科。现代电子技术如通信、广播、电视、雷达、测控等都离不开电磁波的发射、控制、传播和接收。从电力、交通、工业到医疗几乎都涉及到电磁场理论的应用。同时电磁学也一直是新兴科学的孕育点，是许多工程技术的基础。所以《电磁场》这门课是电子信息类必修的一门专业基础课。

通过电磁场的学习，培养学生具有分析问题和解决问题的实际工作能力，培养学生具有严谨的科学学风、抽象思维能力及创新精神。

二、教学基本要求

学生通过本课程的学习，系统掌握电磁场的基本概念、基本原理和基本规律。掌握电场、磁场的基本性质及电磁波的运动形式，为微波通信、天线理论、光纤通信打下坚实的理论基础。使同学具有科学的思维方法和勇于探索问题、解决问题的能力。

三、教学内容（按章、节、目三个层次详细编写，含具体要求、重难点内容和学时分配）(一)矢量分析

本章内容：

场、标量场、矢量场、标量场的方向导数、矢量场的通量、散度、环量和旋度。圆柱坐标系和球坐标系；亥姆霍兹定理。

本章要求：

熟练掌握标量、矢量的概念，并能对标量的梯度、矢量的散度、旋度进行熟练运算。熟练掌握散度定理、斯拖克斯定理，并运用定理熟练解题。熟练掌握直角坐标、圆柱坐标和球坐标矢量运算。掌握亥姆霍兹定理，明确矢量场分析的方向和方法。

（二）、电磁场中的基本物理量和基本实验定律

本章内容：

电荷与电荷分布、电流与电流密度、电流连续性方程、电场强度、库仑定律、安培力定律、磁感应、电场强度的矢量积分公式、磁感应强度的矢量积分公式。

本章要求：

熟练掌握电磁场中的基本物理量和基本实验定律。电荷分布、电流和电流密度、电流连续性方程的运算。熟练掌握安培力定律、库仑定律。熟练掌握电场、磁场的矢量积分公式，并能熟练解题。

（三）、静电场分析

本章内容：

静电场分析的基本变量、静电场的基本方程、电位函数、泊松方程、拉普拉斯方程、电介质的极化与极化强度、介质中的高斯定律与边界条件、恒定电场的基本方程与边界条件、导体系统的电容、电场能量与能量密度、电场力。

本章要求：

熟练掌握静电场的基本变量和场方程，明确静电场的特性。熟练掌握电位函数的定义，通过电位函数会求解电场强度。掌握静电场的泊松方程和拉普拉斯方程的定义，通过方程会求解电场强度。掌握电介质的极化与极化强度。熟练掌握介质中的高斯定律与边界条件，运用高斯定律和边界条件熟练解题。掌握恒定电场的基本方程与边界条件，注意与静电场的异同。了解导体系统的电容分布。熟练掌握电场能量与能量密度。并能进行计算。一般掌握电场力。（四）、静态场边值问题的解法

本章内容：

直角坐标中分离变量法、圆柱坐标中的分离变量法、球坐标中的分离变量法、镜像法。

本章要求：

掌握镜像法求解静态场的方法。对分离变量法一般了解。

（五）、恒定磁场分析

本章内容：

恒定磁场的基本变量、真空中的磁场基本方程、矢量磁位、磁偶极子的矢量位、物质的磁化现象与磁化强度、磁介质中磁场的基本方程、磁场的边界条件、自电感与互电感、磁场能量与磁

场力。

本章要求：

熟练掌握恒定磁场的基本变量，真空中磁场的基本方程。掌握矢量磁位的定义，并通过矢量磁位能求解磁感应强度。掌握磁偶极子的矢量位求法。了解物质的磁化现象与磁化强度。熟练掌握磁介质中磁场的基本方程，明确磁场的基本性质，熟练掌握磁场的边界条件。掌握自电感与互电感的定义及计算方法。熟练掌握磁场能量与能量密度定义与计算，了解磁场力的一般求法。（六）、时变电磁场

本章内容：

法拉第电磁感应定律、位移电流、麦克斯韦方程、时变电磁场的边界条件、坡印廷定理和坡印廷矢量、波动方程、动态标量位与矢量位。

本章要求：

掌握法拉第电磁感应定律，掌握位移电流的概念。熟练掌握麦克斯韦方程及时变电磁场的边界条件，通过麦克斯韦方程能够熟练解题。熟练掌握坡印廷定理和坡印廷矢量，明确其物理意义。熟练掌握波动方程，明确参数的物理意义。了解时变场的动态标量位和矢量位

（七）、正弦平面电磁波

本章内容：亥姆霍兹方程、平均坡印廷矢量、理想介质中的均匀平面波、波的极化特性、损耗媒质中的均匀平面波、均匀平面波对平面分界面的垂直入射和斜入射、相速和群速

本章要求：

掌握复数形式的波动方程即亥姆霍兹方程，求出波动方程的解。熟练掌握平均坡印廷矢量，理解其物理意义。熟练掌握理想介质中均匀平面波的特性。熟练掌握波的极化特性。掌握损耗媒质中均匀平面波的特性。掌握均匀平面波对平面分界面的垂直入射和斜入射的一些物理性质。了解相速和群速的概念。

四、推荐教材或参考书目

（一）推荐教材：

电磁场与电磁波. 谢处方主编. 高等教育出版社

（二）参考书目：

电磁场与电磁波.王家礼主编. 西安电子科技大学出版社.

电磁场与电磁波. 杨儒贵主编. 高等教育出版社.

大纲撰写人：谭健敏系（教研室）意见：

学院学术委员会意见：（签字）

学院审核：（签字、盖章）

2010年 5 月 10 日

注：1、请在黄色显示的区域里用“仿宋五号”字体填写。

2、课程类别请在相应类别后填“★”