《電磁場與電磁波》課程教學大綱

1、電磁場與電磁波課程教學大綱課程編號：20411015總學時數(shù)：48總學分數(shù)：3課程性質(zhì)：專業(yè)必修課適用專業(yè)：電子信息工程、電子信息科學與技術(shù)一、課程的任務(wù)和基本要求：本課程系統(tǒng)地闡述了電磁場與電磁波的基本規(guī)律，是電子信息工程、電子信息科學與技術(shù)的一門主干課，主要研究電磁場與電磁波的基本屬性，運動規(guī)律，與物質(zhì)的相互作用及其應用等。要求學生能夠系統(tǒng)地掌握電磁場與電磁波的基本概念、基本理論和求解電磁場與電磁波問題的基本方法。為進一步學習后續(xù)課程打下堅實的基礎(chǔ)。本課程是電類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。在普通物理和工程數(shù)學的基礎(chǔ)上，通過本課程的學習，使學生進一步熟悉電磁場與電磁波的基本性質(zhì)和基本規(guī)律。學會應用

2、場的觀點進行初步分析，對一些較簡單的問題能進行計算；為學習專業(yè)或進一步研究電磁場的問題，準備必要的理論基礎(chǔ)。 二、基本內(nèi)容和要求：1 矢量的概念及運算矢量基本運算，矢量微分元，標量場的梯度、矢量場的散度和旋度。重要恒等式?；疽螅豪斫馐噶康母拍罴氨硎痉椒?；掌握矢量基本運算，矢量的加法、減法、標量積、矢量積；掌握標量場的梯度、矢量場的散度、矢量場的旋度概念及運算；理解矢量微分元并會寫出其正確的表達式；了解正交坐標系及矢量在不同坐標系中的變換；了解重要的場論公式。2 電磁學基本理論  電場強度和磁感應強度的定義與計算，法拉第電磁感應定律，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：理解并計算電場和磁場的基本物理量；理解位移電流的概念，并會用安培環(huán)路定律解題；理解并應用法拉第電磁感應定律；應用電流連續(xù)性方程解題；深刻領(lǐng)會并熟練掌握應用高斯定律求解電磁問題；深刻領(lǐng)會麥克斯韋方程組的含義，并熟練應用其求解電磁問題。3 媒質(zhì)的電磁性質(zhì)和邊界條件 導體在靜電場中的靜電平衡現(xiàn)象，導體的傳導、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：了解電場中的導體的特性和電導率，理解導體中的傳導電流與恒定電場的關(guān)系；了解電介質(zhì)的極化現(xiàn)象和極化強度，理解電介質(zhì)中電位移矢量和電場強度的關(guān)系；了解磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象和磁化強度，理解磁介質(zhì)中磁感應強度和磁場強度的關(guān)系；深刻領(lǐng)會并熟練掌握

4、媒質(zhì)中的麥克斯韋方程組；掌握電磁場的邊界條件，并熟練應用其求解電磁問題。4 靜態(tài)場的解靜態(tài)場概念，泊松方程和拉普拉斯方程，惟一性定理，鏡像法，直角坐標系中的分離變量法?；疽螅豪斫忪o態(tài)場特性，及泊松方程和拉普拉斯方程；理解靜態(tài)場的重要原理和定理；熟練應用鏡像法求解靜態(tài)電磁場問題；熟練應用分離變量法求解靜態(tài)電磁問題；了解復變函數(shù)法。5 場論和路論的關(guān)系電阻、電感、電容的計算，基爾霍夫定律和麥克斯韋方程的關(guān)系?；疽螅豪斫鈭稣摵吐氛摰年P(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 平面電磁波時變場的波動方程；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；理解電磁場波動方程；掌握均勻平面波在無耗介質(zhì)中的傳播特性，熟練計算其參數(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，并會計算波的反射系數(shù)和透射系數(shù)，及反射場和透射場；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)則波導和空腔諧振器    矩形波導，TE10模，圓柱形波導，空腔諧振器。基本要求：理解規(guī)則波導

6、中電磁波的一般特性；掌握矩形波導的傳輸特性，及TE10模的場結(jié)構(gòu)；掌握圓柱形波導的傳輸特性，及常見模的場結(jié)構(gòu)；了解空腔諧振器的諧振波長、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；電偶極子輻射場特性；半波振子的輻射場特性?；疽螅豪斫怆姶泡椛涞母拍睿私怆姶泡椛洚a(chǎn)生的條件；理解滯后位的概念；掌握電偶極子的輻射特性，計算電偶極子的輻射場、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；理解半波振子的概念，掌握半波振子輻射場及方向性函數(shù)的計算；理解天線陣輻射的概念，掌握二元陣輻射場的計算方法，了解均勻直線陣的輻射場。三、實踐環(huán)節(jié)和要求： 暫無 四、教學時數(shù)分配：

7、理論：52 實驗： 上機： 其它： 教學內(nèi)容學時分配教學內(nèi)容學時分配矢量的概念及運算 6場論和路論的關(guān)系 4電磁學基本理論 8平面電磁波 6媒質(zhì)的電磁性質(zhì)和邊界條件 6規(guī)則波導和空腔諧振器 8靜態(tài)場的解 10電磁波的輻射3合計51五、其它項目（含課外學時內(nèi)容）：無六、有關(guān)說明：1、教學和考核方式：本課程屬考試課，考試方式為閉卷。在教學方法上，應將課堂教學、課堂討論、多媒體課件有機地結(jié)合起來，并充分利用多媒體教學手段提高教學效率。2、習題：使用教材參考習題3、能力培養(yǎng)要求：通過本課程的學習，使學生在分析問題和解決問題的能力上有所提高。4、與其它課程和教學環(huán)節(jié)的聯(lián)系：先修課程和教學環(huán)節(jié)：高等數(shù)學、大學物理后續(xù)課程和教學環(huán)節(jié)：平行開設(shè)課程和教學環(huán)節(jié)：光通信技術(shù)5、教材和主要參考書目：（1）教材：工程電磁場與電磁波，丁君主編，