《電磁場1》教學(xué)大綱

1、電磁場論課程名稱：電磁場論（Theory of Electromagnetic Fields）課程編碼：121007學(xué) 分：2.5分總 學(xué) 時(shí)：40學(xué)時(shí)，其中，理論學(xué)時(shí)：40學(xué)時(shí)適用專業(yè)：勘查技術(shù)與工程（測井）先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、數(shù)學(xué)物理方程、矢量分析與場論一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)電磁場論是勘查技術(shù)與工程專業(yè)本科生必修的一門學(xué)科基礎(chǔ)課程，所涉及的內(nèi)容是地球物理類學(xué)生必備知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分。本課程在大學(xué)物理（電磁學(xué)）的基礎(chǔ)上，著重闡述電磁場與電磁波的基本概念、原理、規(guī)律和基本分析方法，及其在地球物理勘探實(shí)際中的應(yīng)用。通過對本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識電磁場與電磁波的物理本質(zhì)和基

2、本規(guī)律、掌握基本的分析方法，培養(yǎng)學(xué)生對電磁問題的分析與求解能力，為學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)課程或深入研究電磁理論打下必要的基礎(chǔ)。二、理論教學(xué)基本要求學(xué)生學(xué)完本課程后，應(yīng)達(dá)到如下要求：1理解梯度、散度和旋度的概念，掌握其運(yùn)算方法與規(guī)律。2理解電荷、電流及電流連續(xù)性方程的概念，理解電場和磁場的概念，掌握電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的積分公式，會(huì)計(jì)算一些簡單源分布所產(chǎn)生的場。3掌握靜電場的基本方程與基本性質(zhì)，掌握標(biāo)量電位及其微分方程，理解靜電場的惟一性定理及其重要意義，了解電介質(zhì)的極化現(xiàn)象及其極化電荷分布，掌握靜電場的邊界條件，掌握恒定電場的基本方程與邊界條件，會(huì)計(jì)算電容、電阻以及電場能量。4了解分離變量法解題的基本

3、步驟， 能夠用分離變量法求解直角坐標(biāo)中的一些簡單的二維邊值問題，掌握鏡像法解題的基本原理，會(huì)用鏡像法求解一些典型問題。5掌握恒定磁場的基本方程與基本性質(zhì)，了解矢量磁位及其微分方程，理解靜電場的惟一性定理及其重要意義，了解磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象及其磁化電流分布，掌握恒定磁場的邊界條件，會(huì)計(jì)算電感以及電場能量。6掌握電磁感應(yīng)定律以及位移電流的概念，牢固掌握麥克斯韋方程并理解其深刻含義，掌握電磁場的邊界條件，理解坡印廷定理意義和坡印廷矢量的概念，了解電磁波動(dòng)方程和動(dòng)態(tài)位。7掌握正弦電磁場復(fù)數(shù)表示方法，掌握平面電磁波在理想介質(zhì)和導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播規(guī)律，理解電磁波的極化概念，掌握平面波在兩種不同媒質(zhì)分界面上的反

4、射與折射規(guī)律。了解宏觀電磁場與電磁波的原理與其在地球物理勘探中的應(yīng)用。三、理論教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配緒 論 （1學(xué)時(shí)）本課程的性質(zhì)和任務(wù)，以及學(xué)習(xí)方法。第一章 矢量分析 （3學(xué)時(shí)）本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：散度定理和斯托克斯定理的理解和應(yīng)用第一節(jié) 矢量代數(shù)；第二節(jié) 三種常用的正交坐標(biāo)系；第三節(jié) 標(biāo)量場的梯度；第四節(jié) 矢量的通量 散度；第五節(jié) 矢量場的環(huán)流 旋度；第六節(jié) 無旋場與無散場；第七節(jié) 拉普拉斯運(yùn)算與格林定理；第八節(jié) 亥姆霍茲定理。第二章 電磁場中的基本規(guī)律 (12學(xué)時(shí))本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：電流體分布和電流面分布，電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的積分公式的應(yīng)用，高斯定理和邊界條件的應(yīng)用，安培環(huán)路定理和邊界條件的應(yīng)用

5、，位移電流的引入第一節(jié) 電荷守恒定律；第二節(jié) 真空中靜電場的基本規(guī)律；第三節(jié) 真空中恒定磁場的基本規(guī)律；第四節(jié) 媒質(zhì)的電磁特性；第五節(jié) 電磁感應(yīng)定律和位移電流；第六節(jié) 麥克斯韋方程組；第七節(jié) 電磁場的邊界條件。第三章 靜態(tài)電磁場及其邊值問題的解 (8學(xué)時(shí))本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：惟一性定理，直角坐標(biāo)系中的分離變量法，鏡像源的確定和計(jì)算第一節(jié) 靜電場分析；第二節(jié) 導(dǎo)電媒質(zhì)中的恒定電場的分析；第三節(jié) 恒定磁場分析；第四節(jié) 靜態(tài)場的邊值問題及解的唯一性定理；第五節(jié) 鏡像法；第六節(jié) 分離變量法。第四章 時(shí)變電磁場 (6學(xué)時(shí))本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：波動(dòng)方程的建立，坡印廷定理和坡印廷矢量的物理意義，動(dòng)態(tài)矢量位和標(biāo)量位第

6、一節(jié) 波動(dòng)方程；第二節(jié) 電磁場的位函數(shù)；第三節(jié) 電磁場守恒定律；第四節(jié) 唯一性定理；第五節(jié) 時(shí)諧電磁場。第五章 均勻平面波在無界空間中的傳播 (6學(xué)時(shí))本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：均勻平面波傳播特性的掌握；圓極化波旋向的判定第一節(jié) 理想介質(zhì)中的均勻平面波；第二節(jié) 電磁波的極化；第三節(jié) 均勻平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播；第四節(jié) 色散與群速。第六章 均勻平面波的反射與透射 (4學(xué)時(shí))本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：爐溫控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制第一節(jié) 均勻平面波對分界平面的垂直入射；第二節(jié) 均勻平面波對多層介質(zhì)分界平面的垂直入射；第三節(jié) 均勻平面波對理想介質(zhì)分界平面的垂直入射；第四節(jié) 均勻平面波對理想導(dǎo)體分界平面的垂直入射。四、大綱說明 1本大綱適用于總學(xué)時(shí)參考范圍為40學(xué)時(shí)。2本課程的課內(nèi)外學(xué)時(shí)比為1：2。3為適應(yīng)科技的發(fā)展，應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充SIMULINK控制系統(tǒng)仿真內(nèi)容。五、教學(xué)參考書1謝處方電磁場與電磁波（第四版）M北京：高等教育出版社.2007年2郭碩鴻電動(dòng)力學(xué)M北京：高等教育出版社.2008年3楊儒貴電磁場與