《電磁場(chǎng)與電磁波》課程教學(xué)大綱

1、電磁場(chǎng)與電磁波課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：20411015總學(xué)時(shí)數(shù)：48總學(xué)分?jǐn)?shù)：3課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)必修課適用專(zhuān)業(yè)：電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)一、課程的任務(wù)和基本要求：本課程系統(tǒng)地闡述了電磁場(chǎng)與電磁波的基本規(guī)律，是電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)的一門(mén)主干課，主要研究電磁場(chǎng)與電磁波的基本屬性，運(yùn)動(dòng)規(guī)律，與物質(zhì)的相互作用及其應(yīng)用等。要求學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握電磁場(chǎng)與電磁波的基本概念、基本理論和求解電磁場(chǎng)與電磁波問(wèn)題的基本方法。為進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課。在普通物理和工程數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步熟悉電磁場(chǎng)與電磁波的基本性質(zhì)和基本規(guī)律。學(xué)會(huì)應(yīng)用

2、場(chǎng)的觀點(diǎn)進(jìn)行初步分析，對(duì)一些較簡(jiǎn)單的問(wèn)題能進(jìn)行計(jì)算；為學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)或進(jìn)一步研究電磁場(chǎng)的問(wèn)題，準(zhǔn)備必要的理論基礎(chǔ)。 二、基本內(nèi)容和要求：1 矢量的概念及運(yùn)算矢量基本運(yùn)算，矢量微分元，標(biāo)量場(chǎng)的梯度、矢量場(chǎng)的散度和旋度。重要恒等式。基本要求：理解矢量的概念及表示方法；掌握矢量基本運(yùn)算，矢量的加法、減法、標(biāo)量積、矢量積；掌握標(biāo)量場(chǎng)的梯度、矢量場(chǎng)的散度、矢量場(chǎng)的旋度概念及運(yùn)算；理解矢量微分元并會(huì)寫(xiě)出其正確的表達(dá)式；了解正交坐標(biāo)系及矢量在不同坐標(biāo)系中的變換；了解重要的場(chǎng)論公式。2 電磁學(xué)基本理論  電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義與計(jì)算，法拉第電磁感應(yīng)定律，高斯定律，位移電流的概念，麥克斯韋方程組的建立。

3、基本要求：理解并計(jì)算電場(chǎng)和磁場(chǎng)的基本物理量；理解位移電流的概念，并會(huì)用安培環(huán)路定律解題；理解并應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律；應(yīng)用電流連續(xù)性方程解題；深刻領(lǐng)會(huì)并熟練掌握應(yīng)用高斯定律求解電磁問(wèn)題；深刻領(lǐng)會(huì)麥克斯韋方程組的含義，并熟練應(yīng)用其求解電磁問(wèn)題。3 媒質(zhì)的電磁性質(zhì)和邊界條件 導(dǎo)體在靜電場(chǎng)中的靜電平衡現(xiàn)象，導(dǎo)體的傳導(dǎo)、介質(zhì)的極化和磁化概念及物態(tài)方程，邊界條件。 基本要求：了解電場(chǎng)中的導(dǎo)體的特性和電導(dǎo)率，理解導(dǎo)體中的傳導(dǎo)電流與恒定電場(chǎng)的關(guān)系；了解電介質(zhì)的極化現(xiàn)象和極化強(qiáng)度，理解電介質(zhì)中電位移矢量和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系；了解磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象和磁化強(qiáng)度，理解磁介質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系；深刻領(lǐng)會(huì)并熟練掌握

4、媒質(zhì)中的麥克斯韋方程組；掌握電磁場(chǎng)的邊界條件，并熟練應(yīng)用其求解電磁問(wèn)題。4 靜態(tài)場(chǎng)的解靜態(tài)場(chǎng)概念，泊松方程和拉普拉斯方程，惟一性定理，鏡像法，直角坐標(biāo)系中的分離變量法?；疽螅豪斫忪o態(tài)場(chǎng)特性，及泊松方程和拉普拉斯方程；理解靜態(tài)場(chǎng)的重要原理和定理；熟練應(yīng)用鏡像法求解靜態(tài)電磁場(chǎng)問(wèn)題；熟練應(yīng)用分離變量法求解靜態(tài)電磁問(wèn)題；了解復(fù)變函數(shù)法。5 場(chǎng)論和路論的關(guān)系電阻、電感、電容的計(jì)算，基爾霍夫定律和麥克斯韋方程的關(guān)系。基本要求：理解場(chǎng)論和路論的關(guān)系；掌握電阻、電容、電感的求法；理解基爾霍夫定律和麥克斯韋方程的關(guān)系。6 平面電磁波時(shí)變場(chǎng)的波動(dòng)方程；均勻平面波在理想介質(zhì)中和在損耗媒質(zhì)中的傳播特性；電磁波的極

5、化特性；坡印廷定理和坡印廷矢量；均勻平面波對(duì)平面分界面的垂直入射和斜入射?；疽螅豪斫馄矫骐姶挪ǖ亩x和特性；理解電磁場(chǎng)波動(dòng)方程；掌握均勻平面波在無(wú)耗介質(zhì)中的傳播特性，熟練計(jì)算其參數(shù)；掌握均勻平面波在有耗媒質(zhì)中的傳播特性，計(jì)算其參數(shù)；理解波的極化的概念，分析波的極化方式；熟練掌握均勻平面波垂直入射的反射和透射規(guī)律，并會(huì)計(jì)算波的反射系數(shù)和透射系數(shù)，及反射場(chǎng)和透射場(chǎng)；了解多層介質(zhì)中的反射與透射規(guī)律；了解均勻平面波斜入射的反射和折射特性規(guī)律，分析波的全反射與全折射現(xiàn)象。7 規(guī)則波導(dǎo)和空腔諧振器    矩形波導(dǎo)，TE10模，圓柱形波導(dǎo)，空腔諧振器?；疽螅豪斫庖?guī)則波導(dǎo)

6、中電磁波的一般特性；掌握矩形波導(dǎo)的傳輸特性，及TE10模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)；掌握?qǐng)A柱形波導(dǎo)的傳輸特性，及常見(jiàn)模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)；了解空腔諧振器的諧振波長(zhǎng)、品質(zhì)因數(shù)及常用諧振模式。8 電磁波的輻射滯后位的概念；電偶極子輻射場(chǎng)特性；半波振子的輻射場(chǎng)特性。基本要求：理解電磁輻射的概念，了解電磁輻射產(chǎn)生的條件；理解滯后位的概念；掌握電偶極子的輻射特性，計(jì)算電偶極子的輻射場(chǎng)、輻射功率、輻射電阻、方向性函數(shù)和方向圖；了解磁偶極子的輻射特性及輻射場(chǎng)；理解半波振子的概念，掌握半波振子輻射場(chǎng)及方向性函數(shù)的計(jì)算；理解天線(xiàn)陣輻射的概念，掌握二元陣輻射場(chǎng)的計(jì)算方法，了解均勻直線(xiàn)陣的輻射場(chǎng)。三、實(shí)踐環(huán)節(jié)和要求： 暫無(wú) 四、教學(xué)時(shí)數(shù)分配：

7、理論：52 實(shí)驗(yàn)： 上機(jī)： 其它： 教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配矢量的概念及運(yùn)算 6場(chǎng)論和路論的關(guān)系 4電磁學(xué)基本理論 8平面電磁波 6媒質(zhì)的電磁性質(zhì)和邊界條件 6規(guī)則波導(dǎo)和空腔諧振器 8靜態(tài)場(chǎng)的解 10電磁波的輻射3合計(jì)51五、其它項(xiàng)目（含課外學(xué)時(shí)內(nèi)容）：無(wú)六、有關(guān)說(shuō)明：1、教學(xué)和考核方式：本課程屬考試課，考試方式為閉卷。在教學(xué)方法上，應(yīng)將課堂教學(xué)、課堂討論、多媒體課件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，并充分利用多媒體教學(xué)手段提高教學(xué)效率。2、習(xí)題：使用教材參考習(xí)題3、能力培養(yǎng)要求：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力上有所提高。4、與其它課程和教學(xué)環(huán)節(jié)的聯(lián)系：先修課程和教學(xué)環(huán)節(jié)：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理后續(xù)課程和教學(xué)環(huán)節(jié)：平行開(kāi)設(shè)課程和教學(xué)環(huán)節(jié)：光通信技術(shù)5、教材和主要參考書(shū)目：（1）教材：工程電磁場(chǎng)與電磁波，丁君主編，