计算电磁学1-电磁理论分析与计算电磁学概述

计算电磁学算学

电子科技大学物理电子学院赖生建

601--2,Tel.:83202541

Add.:沙河科研楼6012, Tel.:83202541

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课程教材

赖生建，赖生建，《《计算电磁学计算电磁学》》讲义，2009年。吕英华编著，吕英华编著，《《计算电磁学的数值方法计算电磁学的数值方法》》

清华大学出版社，2006年。

清华大学出版社年参考教材：

1、王秉中，、王秉中，《《计算电磁学计算电磁学》》，科学出版社，2002年。

2、倪光正，杨仕友等，、倪光正，杨仕友等，《《工程电磁场数值计算工程电磁场数值计算》》，机械工业出版社，2004年。

王长清编著北京大 3、王长清编著，、王长清编著，《《现代计算电磁学基础现代计算电磁学基础》》，北京大学出版社，2004年。

4、盛新庆，、盛新庆，《《电磁波述论电磁波述论》》、《计算电磁学概要计算电磁学概要》》，科学出版社，2007年。

5、邵福球，、邵福球，《《等离子体粒子模拟等离子体粒子模拟》》，科学出版社，年

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2002年。

课程介绍

计算电磁学作为独立的交叉学科，包含电磁工程理论、数学分析、计算数学、泛函分析、计算机结构和算法结构和计算机软件等学科

结构和算法结构和计算机软件等学科。

学习计算电磁学中的常用数值方法，着重阐述了计算科学中各方法的理论基础以及如何应用这些数值计算模型进行分析电磁问题，

通信工程电子信息工程电子科学与技术 它是通信工程、电子信息工程、电子科学与技术

及电磁场与微波技术等专业十分重要的专业选修课程

课程。

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课程内容

一．电磁理论分析和计算电磁学概述

二．有限差分法时域有限差分法FDTD 等离子体粒子模拟静电模型有限分法三．蒙特卡罗法

四等离子体粒子模拟的静电模型四．

积分方法的数学理论五．基于变分原理的有限元法

六．电磁场中的矩量法

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属非计算机专业计算机教育第次

属于非计算机专业计算机教育第三层次--计算机综合应用层次的课程。

先修课程：

1、电磁场与电磁波；

2、数学物理方法；

3、微波技术基础；

微波技术基础

4、C/C++语言、Fortan、MATLAB工具软件。

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学时其中论课学时上机实践课

共32学时，其中理论课16学时，上机实践课16学时。

理论课侧重理论讲解和算法的推导。

上机课侧重算法应用和编程锻炼。

作业：课堂作业，课后作业，上机作业

选择个作为考试采用标 考试：选择一个课程设计题目作为考试，采用标

准论文方式书写设计报告。

论文报告文档

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第1章电磁理论分析及计算电磁学概述

计算电磁学－电磁理论及计算电磁学概述电子科技大学物理电子学院赖生建

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要内容

主要内容

一．电磁分析介绍

二二．电磁理论发展历史

特性学模型三．电磁场特性和数学模型

四．计算电磁学的发展历史

五．计算电磁学的应用

六．电磁仿真软件介绍

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0、日常电子设备日常电子设备

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0、微波器件微波器件

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0、微波器件微波器件

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1、电磁分析介绍

电磁分析介绍

在现代电子工程设计中，要对工程中复杂电磁系统进行电磁分析，就是求解工程系统中电磁场满足的Maxwell方程组。

我们知道Maxwell理论是分析电气工程必要的工具，早期的电磁分析是使用笔和纸进行解析推导，只能求解些简单规电磁分析是使用笔和纸进行解析推导，只能求解一些

则系统的严格解和不是很复杂系统的近似解。

数值计算方法和计算机技术的发展，改变了电磁分析手段。

如果把Maxwell理论、数值计算方法与计算机技术的优势结M ll理论数值计算方法与计算机技术的优势合起来，完全求解Maxwell方程组，这能加快许多电子工程设计进程，这将对现代电子工程设计产生巨大的影响，这就是计算电磁学，

现代科学研究的基本模式是“科学实验、理论分析、高性能”三位一体而计算电磁学正是体现这种模式具有十计算三位一体，而计算电磁学正是体现这种模式，具有十

分重要的地位。

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2、电磁理论发展历史电磁论发展历史

电磁理论是人类探索自然活动的结晶和宝贵财富。电磁理论是人类探索自然活动的结晶和宝贵财富人类认识电磁运动规律的道路是漫长而曲折的。早在两千多年前，人类就有了关于磁石和摩擦起电的知识我们祖先发明的指南针古代中国对电磁现知识，我们祖先发明的指南针。古代中国对电磁现象的认识不弱于西方，这缘于古代学者有非常强的然而是观察力，然而仅靠简单的观察，是很难获得更丰富更深入的电磁理论知识。 将电磁现象系统地上升为理论的研究并加以应用则是18世纪中叶，特别是19世纪中叶以后的事情，以库仑定律的建立为分界线。

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法国物理学家库仑（Charles Charles--Ausgustinde Coulomb ，g 17361736--1806）在1784～1785年间，设计了一个扭秤实验。

库仑通过这实验总结出

库仑通过这一实验总结出：在真空中，两个静止的点电荷

之间的相互作用力的大小和q 1

与q 2的乘积成正比，和它们之间

的平方成反比的距离r 的平方成反比；作用力

的方向沿着它们的连线，同号

电荷相斥异号电荷相吸电荷相斥，异号电荷相吸。

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