工程電磁場(chǎng)教案

1、衢 州 學(xué) 院教案課程名稱：工程電磁場(chǎng)課程類型： 理論課理論、實(shí)踐課實(shí)踐課總學(xué)時(shí)數(shù)：34周學(xué)時(shí)數(shù)：3授課教師：授課年級(jí)、專業(yè)、班級(jí)：授課學(xué)期：至學(xué)年第學(xué)期教材名稱：工程電磁場(chǎng)導(dǎo)論2016 年 9月 10 日授課內(nèi)容教學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段教學(xué)過程本課程緒論第零章矢量分析和場(chǎng)的概念0.1 矢量的代數(shù)運(yùn)算0.2 場(chǎng)的基本概念0.3 標(biāo)量場(chǎng)的梯度2授課類型課堂講學(xué)工程電磁場(chǎng)課程的主要內(nèi)容及其學(xué)習(xí)方法、教學(xué)及考核方法；要求熟練掌握矢量的代數(shù)運(yùn)算、場(chǎng)的基本概念、直角坐標(biāo)系中標(biāo)量場(chǎng)的梯度距離矢量、點(diǎn)積、叉積梯度的幾何與物理意義多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合按以下內(nèi)容要點(diǎn)逐個(gè)講授：一、緒論1、

2、課程的主要內(nèi)容2、課程學(xué)習(xí)方法；3、教學(xué)及考核方法；二、矢量的代數(shù)運(yùn)算1、矢量的代數(shù)運(yùn)算（ 1）加減運(yùn)算（ 2）單位矢量和數(shù)乘2、標(biāo)量積與矢量積（ 1）數(shù)乘運(yùn)算（ 2）點(diǎn)乘運(yùn)算（ 3）叉乘運(yùn)算3、矢量的混合積三、場(chǎng)的基本概念1、標(biāo)量場(chǎng)引出標(biāo)量場(chǎng)的等值面方程2、矢量場(chǎng)引出矢量場(chǎng)的矢量線方程3、靜態(tài)場(chǎng)和時(shí)變場(chǎng)4、場(chǎng)點(diǎn)和源點(diǎn)的基本概念和相互關(guān)系四、標(biāo)量場(chǎng)的梯度1、方向?qū)?shù)的概念2、梯度的定義注意：此處重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生理解梯度方向和大小的物理意義。（ 3）哈密爾頓算子的定義引入漢密爾頓算子有：則梯度可表示為：討論、練習(xí)與作業(yè)課后反思第零章 矢量分析和場(chǎng)的概念授課內(nèi)容0.4矢量場(chǎng)的散度與旋度；0.5矢量積分

3、定理教學(xué)時(shí)數(shù)2授課類型課堂講學(xué)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段要求熟練掌握矢量場(chǎng)的散度與旋度；理解矢量場(chǎng)的通量與環(huán)量以及三個(gè)常用矢量積分定理和亥姆霍茲定理。散度與旋度意義及坐標(biāo)表達(dá)式；高斯散度定理、斯托克斯定理以及亥姆霍茲定理的意義。散度與旋度的幾何與物理意義。多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合按以下內(nèi)容逐個(gè)講授：一、矢量場(chǎng)的散度1、矢量場(chǎng)的通量教學(xué)過程通量是一個(gè)標(biāo)量。當(dāng)場(chǎng)矢量與曲面法線方向之間夾角為銳角時(shí)，；當(dāng)場(chǎng)矢量與曲面法線方向之間夾角為鈍角時(shí)，；當(dāng)場(chǎng)矢量與曲面法線方向垂直時(shí)，若，則表示流出閉合面的通量大于流入的通量，說明有矢量線從閉合面內(nèi)散發(fā)出來。若，則表示流入閉合面的通量大于流出的通量，說明

4、有矢量線被吸收到閉合面內(nèi)。若，則表示流出閉合面的通量與流入的通量相等，說明矢量線處于某種平衡狀態(tài)。2、散度的定義應(yīng)用散度概念可以分析矢量場(chǎng)中任一點(diǎn)的情況。在 點(diǎn)，若，則表明 點(diǎn)有正源；若，則表明 點(diǎn)有負(fù)源。為正值時(shí)，其數(shù)值越大，正源的發(fā)散量越大；為負(fù)值時(shí)，其絕對(duì)值越大，表明這個(gè)負(fù)源吸收量越大。若，則表明該點(diǎn)無源。如果在場(chǎng)中處處有，則稱此場(chǎng)為無源場(chǎng)，或稱為無散場(chǎng)。3、散度的計(jì)算4、散度的運(yùn)算5、高斯散度定理又稱為高斯 -奧斯特洛格拉特斯基公式。 它的意義在于給出了閉合曲面積分與體積分之間的等價(jià)互換關(guān)系。二、矢量場(chǎng)的旋度1、矢量場(chǎng)的環(huán)量環(huán)量是描述矢量場(chǎng)特征的量，是一個(gè)標(biāo)量。由定義式可知，它的數(shù)值不

5、僅與場(chǎng)矢量 有關(guān)，而且與回路的形狀和取向有關(guān)。 這說明表示的是場(chǎng)矢量沿的總體旋轉(zhuǎn)特性。2、環(huán)量面密度取極限得到在點(diǎn)的環(huán)量面密度。若極限存在，則環(huán)量面密度與法線方向有關(guān)，與l 的形狀無關(guān)。環(huán)量面密度的大小反映了在點(diǎn)繞 en 方向旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)弱情況。它與取定的方向en 有關(guān)。在空間的一點(diǎn)，方向en 可以任意選取。隨著 en 方向的改變，環(huán)量面密度將連續(xù)變化。在環(huán)量面密度最大的方向上，場(chǎng)矢量的旋轉(zhuǎn)性最強(qiáng)。為了表述這種特性，引入旋度的概念。3、旋度的定義環(huán)量面密度是一個(gè)與方向有關(guān)的量，正如在標(biāo)量場(chǎng)中，方向?qū)?shù)與方向有關(guān)一樣。若在矢量場(chǎng) 中的一點(diǎn) 處存在矢量 ，它的方向是面密度最大的方向，它的模就是這個(gè)最大

6、的環(huán)量面密度，則稱矢量在該點(diǎn)環(huán)量 為矢量場(chǎng)在點(diǎn) 的旋度，記為，且引導(dǎo)學(xué)生分析旋度的物理意義4、旋度的計(jì)算5、斯托克斯定理旋度在曲面法線方向的投影就是沿法線方向的環(huán)量面密度。將此面密度進(jìn)行面積分就得到這個(gè)曲面上的環(huán)量，也就是矢量沿曲面邊界的線積分。斯托克斯定理的意義在于給出了閉合曲線積分與面積分的等價(jià)互換關(guān)系。三、哈密爾頓算子的運(yùn)算1、哈密爾頓算子的作用規(guī)則哈密爾頓算子是一個(gè)矢量形式的算子，具有微分運(yùn)算和矢量運(yùn)算的功能。它不是一個(gè)函數(shù)，也不是一個(gè)物理量，僅表示一種運(yùn)算。只有作用在空間函數(shù)上才有意義。用算子表示梯度、散度和旋度：2、拉普拉斯算子直角坐標(biāo)系：2 u2u2u2 ux 2y 2z2圓柱坐

7、標(biāo)系：2 u1(u )12u2u22z2球坐標(biāo)系：2u1(r2 u)1(sinu12ur 2 rr2 sin)2 sin22rr格林公式：2 F(F )(F )3、關(guān)于兩個(gè)算子的重要運(yùn)算P334 頁(yè)。四、亥姆霍茲定理空間區(qū)域 V 上的任意矢量場(chǎng) F，如果它的散度、旋度和邊界條件為已知，則該矢量場(chǎng)唯一確定。亥姆赫茲定理表明，空間矢量場(chǎng)由他的散度和旋度唯一得確定。在后面的課程內(nèi)容中，針對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)和交變電磁場(chǎng)，重點(diǎn)研究散度和旋度。亥姆赫茲定理是研究電磁場(chǎng)理論的主線。討論、練習(xí)與作業(yè)課后反思授課內(nèi)容教學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段第 1 章 靜電場(chǎng)1、電場(chǎng)強(qiáng)度與電位2、高斯定理3、靜電

8、場(chǎng)基本方程4、靜電場(chǎng)的邊值問題2授課類型課堂講學(xué)理解電場(chǎng)強(qiáng)度與電位的定義、電場(chǎng)強(qiáng)度線積分與路徑無關(guān)的性質(zhì)和電場(chǎng)強(qiáng)度與電位之間的關(guān)系；了解靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)，極化強(qiáng)度和電位移向量；掌握高斯通量定理和無旋性構(gòu)成的靜電場(chǎng)的基本方程及電場(chǎng)強(qiáng)度、電位和電位移在不同媒質(zhì)分界面的邊界條件，泊松方程和拉斯方程，了解求解邊值問題的常用的方法和場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究；庫(kù)侖定理；高斯定理；泊松方程；拉普拉斯方程；電場(chǎng)強(qiáng)度與電位之間的關(guān)系多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合按以下內(nèi)容逐個(gè)講授：一、梳理靜電場(chǎng)知識(shí)結(jié)構(gòu)靜電場(chǎng)是相對(duì)觀察者靜止且量值不隨時(shí)間變化的電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)。它是電磁理論最基本的內(nèi)容。由此建立的物理概念、分析方法在一定條件

9、下可應(yīng)用推廣到恒定電場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)及時(shí)變場(chǎng)。其知識(shí)結(jié)構(gòu)如下圖：教學(xué)過程二、電場(chǎng)強(qiáng)度與電位從庫(kù)侖定理出發(fā)引出電場(chǎng)強(qiáng)度、電位移矢量、電位、電力線和等位面的基本概念和及它們的數(shù)學(xué)表示；1、庫(kù)侖定理：F21q1q2e124 0R2F21F12(,y,z)F( x, y , z)lim2、電場(chǎng)強(qiáng)度：E xq0q0 0單個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度：E( r )FqeRq024 0R一般情況：E( r )qrr 4 0 r2rr r 分別引出離散點(diǎn)電荷、線電荷、面電荷和體電荷的疊加公式。體電荷：面電荷：線電荷：E(r )1( r ) R dVVR34 0E(r )1S (r ) RdSSR34 0E(r )1l

10、(r )RCR3 dl4 03、旋度與環(huán)路定理靜電場(chǎng)旋度恒等于零E0-靜電場(chǎng)是無旋場(chǎng)環(huán)路定理：Edl0 -電場(chǎng)力作功與路徑無關(guān)l4、點(diǎn)位函數(shù)E電位與電場(chǎng)強(qiáng)度積分的關(guān)系：P0P0PEdlPdPP0選定參考點(diǎn) P0，即P00 ，那么得到 P 點(diǎn)電位：P0dlPEP此處距離說明電位參考點(diǎn)的選擇原則。5、電力線Edl06、等電位面( x, y , z)C三、高斯定理1、靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體處在靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體的靜電特性：（ 1）導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)為零。（ 2）導(dǎo)體為一等位體，導(dǎo)體表面為等位面。（ 3）電荷（或感應(yīng)電荷）分布在導(dǎo)體表面上，形成面電荷。（ 4）導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與導(dǎo)體表面垂直。特點(diǎn)：處在靜

11、電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體是一等位體，內(nèi)部電場(chǎng)為零，其內(nèi)沒有電荷，電荷以面密度分布在其表面。2、靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)電介質(zhì)：其內(nèi)部存在的帶電粒子，受到原子內(nèi)在力、分子內(nèi)在力或分子之間的作用力不能自由運(yùn)動(dòng)，這樣的物質(zhì)稱為電介質(zhì)。外加電場(chǎng)力的作用下，非極性分子正、負(fù)電荷的作用中心不再重合，極性分子的電矩發(fā)生轉(zhuǎn)向，它們的等效電偶極矩的矢量和不再為零。處在電場(chǎng)中的電介質(zhì)，在電場(chǎng)力的作用下其分子發(fā)生的這種變化現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化現(xiàn)象。電極化強(qiáng)度P 表示電介質(zhì)的極化程度：PlimpVV 0單位 C/m 2，物理意義：電偶極矩體密度對(duì)于電偶極子：pqd單個(gè)電偶極子產(chǎn)生的電位：qd cos1p eR4 0R24 0R23

12、、高斯定理（ 1）真空中的高斯定理( r )微分形式：E( r )0積分形式： EdS1nqiS0i 1（ 2）電介質(zhì)中的高斯定理微分形式：積分形式：SDDdSq4、用高斯定理計(jì)算靜電場(chǎng)高斯定律適用于任何情況，但僅具有一定對(duì)稱性的場(chǎng)才有解析解。四、靜電場(chǎng)基本方程1、靜電場(chǎng)基本方程微分形式：E0，D積分形式：Edl0 ，D dSqlS輔助方程：， DE2、分界面上的銜接條件D2nD1 n，0，電位移矢量法向連續(xù)；E2tE1t，電場(chǎng)切向分量連續(xù)；電位連續(xù)12 ，2211S 。nn五、靜電場(chǎng)的邊值問題1、泊松方程和拉普拉斯方程2泊松方程：2拉普拉斯方程：02、靜電場(chǎng)邊值問題靜電場(chǎng)的基本計(jì)算問題，歸納

13、起來可以分成兩類：第一類是已知電荷分布，求電場(chǎng)強(qiáng)度E 或電位；第二類是已知電場(chǎng)強(qiáng)度或電位，求電荷分布。三類邊值問題：第一類邊值問題（或狄里赫利問題）：|Sf1 (S)第二類邊值問題（或紐曼問題） ：|Sf 2 (S)n第三類邊值問題（或混合邊值問題）：|S 1f1( S1 ) ，|S2 f 2 (S2 )n3、唯一性定理在靜電場(chǎng)中，滿足給定邊界條件的電位微分方程的解是唯一的。討論、練習(xí)與作業(yè) 1-21作業(yè)課后反思第 1 章 靜電場(chǎng)1.1分離變量法授課內(nèi)容1.2有限積分法1.3鏡像法和電軸法1.4電容和部分電容1.5靜電能量與力教學(xué)時(shí)數(shù)2授課類型課堂講學(xué)重點(diǎn)掌握分離變量法。掌握電軸法和鏡象法計(jì)算

14、簡(jiǎn)單的電場(chǎng)問題；教學(xué)目標(biāo)了解電容的計(jì)算原則及導(dǎo)體系統(tǒng)部分電容的概念；理解能量、能量密度和力的概念掌握它們的計(jì)算。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段分離變量法；電軸法；鏡像法疊加原理的分別和獨(dú)立作用原則、求解邊值問題多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合按以下內(nèi)容逐個(gè)講授：一、分離變量法方法步驟：寫出邊值問題（微分方程和邊界條件）分離變量，將偏微分方程分離成幾個(gè)常微分方程；利用邊界條件確定積分常數(shù)，最終得到電位的解。解常微分方程，并疊加得到通解；分析例題 1-5-1。教二、有限積分法學(xué)將場(chǎng)域分割為許多網(wǎng)格，應(yīng)用差分原理，將求解連續(xù)函數(shù)的微分方程問過程題轉(zhuǎn)換為求解網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上的代數(shù)方程組的問題。課外： MA TLAB

15、有限元分析。三、鏡像法和電軸法鏡像法和電軸法是靜電場(chǎng)唯一性定理的最直接應(yīng)用，通過虛設(shè)某種電荷分布所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)，來模擬實(shí)際的電場(chǎng)分布。1、鏡像法分析例題1-7-1。2、電軸法兩平行長(zhǎng)直圓柱帶電導(dǎo)體線電荷密度為,-,電荷沿圓柱導(dǎo)體表面分布不均勻 , 直接求解電場(chǎng)困難。這兩根線電荷的位置實(shí)際上就是圓柱導(dǎo)體所帶電荷的對(duì)外作用中心線，稱之為等效電軸。只需確定兩圓柱導(dǎo)體等效電軸的位置，然后以在該放置一對(duì)等量異號(hào)線電荷的場(chǎng)代為解之，這種求解方法稱為電軸法。四、電容和部分電容1、電容器電容電容只與兩導(dǎo)體的幾何尺寸、相互位置及周圍的介質(zhì)有關(guān)，而與所帶的電荷、電壓無關(guān)。QCU2、部分電容靜電獨(dú)立系統(tǒng)：一個(gè)多導(dǎo)體

16、系統(tǒng)，所有電通量密度全部由系統(tǒng)內(nèi)的帶電體發(fā)出，又全部終止于系統(tǒng)中的帶電體上，則稱為靜電獨(dú)立系統(tǒng)。分析例 1-8-2。五、靜電能量與力電能密度： we1 D E2電場(chǎng)的總能量： We1D EdV2V討論、練習(xí)與作業(yè) 1-31作業(yè)課后反思授課內(nèi)容教學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段教學(xué)過程第二章恒定電場(chǎng)1、導(dǎo)電媒質(zhì)中的電流2、電源電動(dòng)勢(shì)和局外場(chǎng)強(qiáng)2授課類型課堂講學(xué)理解電流與電流密度的定義、歐姆定律的微分形式、功率密度和電流連續(xù)性原理；體電流面密度和面電流線密度，傳導(dǎo)電流和運(yùn)流電流，電荷守恒定律電流連續(xù)性方程元電流的四種表示方法多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合按以下內(nèi)容逐個(gè)講授：一、電流和電流密度1

17、、電流及電流密度的概念三種電流：傳導(dǎo)電流電荷在導(dǎo)電媒質(zhì)中的定向運(yùn)動(dòng)；運(yùn)流電流帶電粒子在真空中的定向運(yùn)動(dòng)；位移電流隨時(shí)間變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的假想電流。電流體密度： JIJdSS2、元電流的四種表示方式元電流是元電荷以速度v 運(yùn)動(dòng)形成的電流。體電流密度面電流密度線電流密度3、歐姆定理積分形式：電壓、電流、電阻表示微分形式：電流密度和電場(chǎng)強(qiáng)度表示4、焦耳定理積分形式：電壓、電流、電阻表示微分形式：電流密度和電場(chǎng)強(qiáng)度表示討論、練習(xí)與作業(yè)二、電動(dòng)勢(shì)三、局外場(chǎng)強(qiáng)電源電動(dòng)勢(shì)是電源本身的特征量，與外電路無關(guān)。有局外力做功等效的局外電動(dòng)勢(shì)。四、恒定電場(chǎng)恒定電場(chǎng)的基本方程：J0E0本構(gòu)關(guān)系： JE恒定電場(chǎng)的邊界條件：

18、J1nJ2n ， E1t E2t電位方程：20 ，邊界條件： 12 ,1212nn作業(yè)： 2-3課后反思授課內(nèi)容第二章恒定電場(chǎng)3、恒定電流場(chǎng)的基本方程4、恒定電流場(chǎng)與靜電場(chǎng)的比擬5、電導(dǎo)和部分電導(dǎo)教學(xué)時(shí)數(shù)2授課類型課堂講學(xué)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段掌握導(dǎo)電媒質(zhì)中的恒定電場(chǎng)的基本方程和不同媒質(zhì)分界面上的邊界條件；理解導(dǎo)電媒質(zhì)中的恒定電場(chǎng)靜電場(chǎng)的比擬；了解接地電阻與跨步電壓的概念。穩(wěn)恒電流場(chǎng)的基本方程及其邊界條件，與介質(zhì)中靜電場(chǎng)的對(duì)偶關(guān)系計(jì)算電導(dǎo)的靜電比擬法及其它多種計(jì)算電導(dǎo)的方法：設(shè)電流法、設(shè)電壓法、積分法等多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合一、恒定電流場(chǎng)的基本方程從兩個(gè)物理意義上理解：電流密度

19、矢量的散度和通量；電場(chǎng)強(qiáng)度的旋度和環(huán)路積分。例 2.3.1 導(dǎo)體與理想介質(zhì)分界面上的銜接條件：（ 1）分界面導(dǎo)體側(cè)的電流一定與導(dǎo)體表面平行；教（ 2）導(dǎo)體與理想介質(zhì)分界面上必有面電荷；（ 3）電場(chǎng)切向分量不為零，導(dǎo)體非等位體，導(dǎo)體表面非等位面。學(xué)二、恒定電流場(chǎng)與靜電場(chǎng)的比擬過兩種場(chǎng)可以比擬的條件：程（ 1）微分方程相同；（ 2）場(chǎng)域幾何形狀及邊界條件相同；（ 3）媒質(zhì)分界面滿足相同的比例關(guān)系11 。22三、電導(dǎo)和部分電導(dǎo)重點(diǎn)解釋電導(dǎo)、部分電導(dǎo)和接地電阻的概念。討論、練習(xí)與作業(yè)課后反思授課內(nèi)容教學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段教學(xué)過程第三章恒定磁場(chǎng)1、磁感應(yīng)強(qiáng)度2、安倍環(huán)路定理3、恒

20、定磁場(chǎng)的基本方程4、恒定磁場(chǎng)的邊值問題2授課類型課堂講學(xué)理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、 磁場(chǎng)強(qiáng)度、 磁化強(qiáng)度的定義及三者間關(guān)系和磁通連續(xù)性原理；了解磁偶極子、偶極矩、磁化率和磁化電流的概念；理解并會(huì)用畢奧沙伐定律和安培環(huán)路定律；掌握恒定磁場(chǎng)的基本方程和鏡象電流法；理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度在不同媒質(zhì)分界面上的邊界條件；磁通連續(xù)性原理；安培環(huán)路定律；真空中磁場(chǎng)的基本方程；三種傳導(dǎo)電流即線電流、面電流、體電流分布的磁矩及其磁場(chǎng)；穩(wěn)恒磁場(chǎng)對(duì)磁偶極子的作用力矩；磁感應(yīng)強(qiáng)度法向分量的連續(xù)性；磁場(chǎng)強(qiáng)度切向分量的躍變；計(jì)算兩無限長(zhǎng)直線電流的矢勢(shì)和磁場(chǎng)；磁偶極子的矢勢(shì)和磁場(chǎng)；理想導(dǎo)磁體表面上的磁場(chǎng)及其與導(dǎo)體表面上電場(chǎng)的比較；

21、多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合以下內(nèi)容逐個(gè)講授：一、恒定磁場(chǎng)的基本規(guī)律1、安倍力定理和磁感應(yīng)強(qiáng)度（畢奧沙伐定律）B(r )0Idl( rr )0Idl R4 Crr34 CR3dB(r )0 Idl (rr )4r3rB(r )0J (r )RdV4 VR3B(r )40J S (r ) R dS SR3畢奧沙伐定律適用于無限大均勻媒質(zhì)。2、磁通連續(xù)性原理：()0，()d0B rSB rS討論、練習(xí)與作業(yè)表明B 是無頭無尾的閉合線，恒定磁場(chǎng)是無源場(chǎng)。3、安倍環(huán)路定理B(r )0 J (r )B(r ) dl0J (r ) dS0ICS三、介質(zhì)的磁化磁介質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系：B0( 1m)HH磁介質(zhì)中的基本方程

22、：H( r )J ( r )，()0B rH( r ) dlJ( r ) dSCSB( r )dS0S有磁介質(zhì)存在時(shí)，場(chǎng)中的B 是自由電流和磁化電流共同作用，在真空中產(chǎn)生的。三、恒定磁場(chǎng)的基本方程基本方程：HJ ， ? B0邊界條件： en( B1B2 )0 ， e(H1H)JSn2BA，2 AJA(r )4 VJ( r ) dVR四、恒定磁場(chǎng)的邊值問題結(jié)合靜電場(chǎng)和恒定電場(chǎng)總結(jié)靜態(tài)場(chǎng)的三類邊值問題。作業(yè)： 3-7課后反思第三章恒定磁場(chǎng)5、矢量磁位和標(biāo)量磁位6、鏡像法授課內(nèi)容7、電感8、磁場(chǎng)能量和磁場(chǎng)力9、磁路及其計(jì)算教學(xué)時(shí)數(shù)2授課類型課堂講學(xué)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段教理解磁感應(yīng)強(qiáng)

23、度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、標(biāo)量磁位、矢量磁位在不同媒質(zhì)分界面上的邊界條件；掌握兩種位函數(shù)滿足的方程；了解電感的定義和計(jì)算原則；掌握磁場(chǎng)能量和磁場(chǎng)力的計(jì)算；掌握磁路的概念和計(jì)算。磁場(chǎng)強(qiáng)度切向分量的躍變及其矢勢(shì)表示式；不同媒質(zhì)間磁場(chǎng)邊界條件的三種表達(dá)式，即積分式、微分式、矢勢(shì)式或標(biāo)勢(shì)式；磁場(chǎng)的能量；磁場(chǎng)的能量密度求解穩(wěn)恒磁場(chǎng)的5 種方法，即畢奧薩伐爾定律、安培環(huán)路定律、矢勢(shì)法、泊松方程的直接積分法、磁標(biāo)勢(shì)法；磁場(chǎng)的自能和互能。多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合一、矢量磁位由磁感應(yīng)強(qiáng)度散度為零導(dǎo)出矢量磁位；解析例題3-8。泊松方程和拉普拉斯方程。二、標(biāo)量磁位由磁場(chǎng)強(qiáng)度旋度為零導(dǎo)出標(biāo)量磁位；無電流區(qū)域適用泊松方程。學(xué)三、恒定

24、磁場(chǎng)計(jì)算的鏡像法過四、電感分析自感和互感物理意義程五、磁場(chǎng)能量和磁場(chǎng)力1 B ? H磁場(chǎng)能量密度： wm2磁場(chǎng)的總能量： Wm1B ? H dV2 V六、磁路及其計(jì)算討論、練習(xí)與作業(yè)課后反思第四章時(shí)變電磁場(chǎng)授課內(nèi)容1、法拉第電磁感應(yīng)定理2、位移電流教學(xué)時(shí)數(shù)2授課類型課堂講學(xué)教學(xué)目標(biāo)理解電磁感應(yīng)定律、時(shí)變條件下的電流連續(xù)性方程法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)方向教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段的關(guān)系；感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算；感應(yīng)電場(chǎng)；位移電流、全電流的連續(xù)性和全電流定律；運(yùn)動(dòng)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算；位移電流的計(jì)算；多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合按以下內(nèi)容逐個(gè)講授：一

25、、法拉第電磁感應(yīng)定理1、法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式；教學(xué)過程法拉第電磁感應(yīng)定律：inddB ? dSdtdt S推廣的電磁感應(yīng)定律：EdldB dS ，EBdttCS2、感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)3、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)方向的關(guān)系；二、位移電流D1、位移電流的概念：位移電流密度J dt2、全電流定律（）通過平板電容器的例子理解全電流的連續(xù)性）HJD ， H dl( JD) dStCst討論、練習(xí)與作業(yè)作業(yè)： 4-1課后反思授課內(nèi)容教學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段教學(xué)過程第四章時(shí)變電磁場(chǎng)3、麥克斯韋方程組4、時(shí)變電磁場(chǎng)的邊界條件2授課類型課堂講學(xué)掌握麥克斯韋方程及其物理

26、意義；麥克斯韋方程組；洛侖茲力公式；同軸線介質(zhì)中的電場(chǎng)和內(nèi)、外導(dǎo)體表面上的電荷面密度；洛侖茲條件。多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合按以下內(nèi)容逐個(gè)講授：一、麥克斯韋方程組HJDt微分形式：EB，tB0DHdl( JD ) dSCStEdlBdS積分形式：CStBdS0SDdSdVSV本構(gòu)關(guān)系：DE ，BH ，JE四個(gè)方程的物理意義：（ 1）全電流定律：麥克斯韋第一方程，表明傳導(dǎo)電流和變化的電場(chǎng)都能產(chǎn)生磁場(chǎng)。（ 2）電磁感應(yīng)定律：麥克斯韋第二方程，表明電荷和變化的磁場(chǎng)都能產(chǎn)生電場(chǎng)。（ 3）磁通連續(xù)性原理：表明磁場(chǎng)是無源場(chǎng), 磁力線總是閉合曲線（ 4）高斯定律：表明電荷以發(fā)散的方式產(chǎn)生電場(chǎng) (變化的磁場(chǎng)以渦旋

27、的形式產(chǎn)生電場(chǎng) )。二、時(shí)變電磁場(chǎng)的邊界條件邊界條件：n(HH2 )JS?1n?( E1E2 )0n? (B1B2 )0?D2 )sn (D1例題 4.2.1：在理想導(dǎo)體內(nèi)部無電磁場(chǎng)，電磁波發(fā)生全反射。例：同軸線介質(zhì)中的電場(chǎng)和內(nèi)、外導(dǎo)體表面上的電荷面密度。三、洛倫茲條件At四、波動(dòng)方程無源區(qū)的波動(dòng)方程2 E2 E0，2 H2 H0t 2t 2電磁場(chǎng)的位函數(shù)B0 ， BAEAt位函數(shù)的波動(dòng)方程：2 A2 AJt 222t 2討論、練習(xí)與作業(yè)課后反思授課內(nèi)容教學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段第四章時(shí)變電磁場(chǎng)5、時(shí)變電磁場(chǎng)的能量與能流2授課類型課堂講學(xué)理解坡印廷矢量的含義并會(huì)應(yīng)用坡印廷定

28、理分析電磁能傳輸?shù)膯栴}；坡印亭定理坡印亭矢量理解多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合按以下內(nèi)容逐個(gè)講授：一、時(shí)變電磁場(chǎng)的能量電場(chǎng)能量密度： we1 E ? D2磁場(chǎng)能量密度： wm1 B ? H2坡印廷定理的積分形式教學(xué)過程(E H ) dSd( 1 E D1 H B) dVE J dVSdt V22V坡印廷矢量： S H二、時(shí)變電磁場(chǎng)的能流Sav1Re EH * , weav1Re E ? D * 24wmav1 Re H ? B * 4討論、練習(xí)與作業(yè)課后反思授課內(nèi)容教學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法與手段教學(xué)過程第四章時(shí)變電磁場(chǎng)6、正弦電磁場(chǎng)7、亥姆霍茲方程8、時(shí)變電磁場(chǎng)中的位函數(shù)2授課類型課堂

29、講學(xué)理解動(dòng)態(tài)位與場(chǎng)量間的關(guān)系；了解似穩(wěn)場(chǎng)的概念。達(dá)朗貝爾方程正弦電磁場(chǎng)的復(fù)振幅和復(fù)矢量多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合按以下內(nèi)容逐個(gè)講授：一、正弦電磁場(chǎng)E(x, y, z,t)?x )?ex Exm cos( tey Eym cos( t y )ez Ezm cos( tz ) ,E(x y z)e? Exme? Eyme? Ezm,xyzExmExmejx，E ymEym ej y，EzmEe jxzmExRe Exme j (tx ) Re Ee jx e j tRe Exme j t，xmE xmExm ejxE yReE yme j (ty ) ReE yme j y ej tReE yme jt ，E ymEym ej yE zRe Ezme j (tz ) Re Ezme jz e j t Re Ezme j t ，E ymEym ejy二、復(fù)矢量的麥克斯韋方程H mJ mjD m ，EmjBm