《電磁場與電磁波》課程教學(xué)大綱

1、電磁場與電磁波Electromagnetic Fields and Waves一、課程基本情況課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課課程學(xué)分： 3 學(xué)分課程總學(xué)時： 48 學(xué)時，其中講課： 48 學(xué)時，實驗: 學(xué)時，上機(jī)： 學(xué)時，實習(xí) 學(xué)時， 課外 學(xué)時課程性質(zhì)：必修開課學(xué)期：第4學(xué)期先修課程：高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理適用專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)教 材：電磁場與電磁波理論(第二版) 徐立勤 曹偉 編 科學(xué)出版社 2010 開課單位：電子與信息工程學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)本課程系統(tǒng)闡述了電磁場與電磁波的基本原理和基本規(guī)律。內(nèi)容包括：矢量分析、電磁場中的基本物理量和基本實驗定律、靜電場分析、恒定磁場分

2、析；時變電磁場、正弦平面電磁波、導(dǎo)行電磁波。通過課堂教學(xué)要求學(xué)生理解并掌握電磁學(xué)的基本概念和原理，能用電磁學(xué)原理解釋生活和科學(xué)技術(shù)中的電磁現(xiàn)象。本課程適用于工科院校無線電電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)。三、教學(xué)內(nèi)容和要求1、矢量分析（6學(xué)時）（1）理解矢量場與標(biāo)量場的概念；（2）掌握標(biāo)量場和矢量場的分析方法，理解散度和旋度的概念；（3）掌握標(biāo)量場和矢量場的基本性質(zhì)及運(yùn)算方法，矢量場的基本微分方程：（4）掌握高斯散度方程、斯托克斯方程和亥母赫茲定理。重點(diǎn)：梯度、散度、旋度的概念及運(yùn)算。難點(diǎn)：對矢量的理解和空間微分運(yùn)算的掌握。2、電磁場中的基本物理量和基本實驗定律（6學(xué)時）（1）理解并掌握電荷及電荷分布與電流及

3、電流分布的有關(guān)概念；（2）掌握電流連續(xù)性方程，理解其物理意義；（3）理解電場強(qiáng)度的概念，掌握電場強(qiáng)度的矢量積分公式；(4）掌握安培力定律，理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量積分公式。重點(diǎn): 電場強(qiáng)度的概念、電場強(qiáng)度的矢量積分公式。難點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量積分公式。3、靜電場分析 （6學(xué)時）（1）掌握靜電場分析的基本變量、理解靜電場的力學(xué)特性和能量特性及兩者的聯(lián)系；(2）電介質(zhì)極化及極化強(qiáng)度的概念；（3）掌握靜電場的基本方程（真空、電介質(zhì)、導(dǎo)電媒質(zhì)）、電位函數(shù)的概念、并會推導(dǎo)泊松方程及拉普拉斯方程；（4）理解唯一性定理及其意義；（5）掌握高斯定律及邊界條件，并會高斯定理求解靜電場；（6）掌

4、握恒定電場的基本方程及邊界條件；（7）了解導(dǎo)體系統(tǒng)的電容；（8）理解電場能量的概念并會計算電場能量。重點(diǎn): 求解電磁場的一般方法。難點(diǎn)：求解偏微分方程的分離變量法。4 、恒定磁場分析（6學(xué)時）（1）掌握恒定磁場分析的基本變量及真空中磁場的基本方程；（2）理解并掌握矢量磁位、磁偶極子的矢量位和標(biāo)量位等概念；（3）理解物質(zhì)的磁化想象及磁化強(qiáng)度的概念；（4）掌握磁介質(zhì)中磁場的基本方程及磁場的邊界條件；（5）理解標(biāo)量磁位、自感，互感的概念，會計算要求計算自感和互感及磁場能量； 會求解矢量的泊松方程和矢量的拉普拉斯方程。重點(diǎn)：磁介質(zhì)中磁場的基本方程及邊界條件。難點(diǎn)：矢量磁位。5、靜電場邊值問題的解法（8

5、學(xué)時）（1）掌握直角坐標(biāo)系下的分離變量法；（2）了解圓標(biāo)坐標(biāo)系下和球坐標(biāo)下的分離變量法；（3）掌握平面邊界的鏡像法；（4）了解球面邊界的鏡像法；（5）了解有限差分法重點(diǎn)：磁介質(zhì)中磁場的基本方程及邊界條件。難點(diǎn)：矢量磁位。6、時變電磁場（6學(xué)時）（1）理解并掌握法拉第電磁感應(yīng)定律；（2）掌握位移電流的引入方法，理解位移電流的意義；（3）掌握麥克斯韋方程組及由其導(dǎo)出波動方程的方法；（4）掌握時變電磁場的邊界條件；（5）理解坡印廷定理，掌握坡印廷矢量；（6）理解動態(tài)矢量位和標(biāo)量位的概念及其所在的方程；重點(diǎn)：克斯韋方程組。難點(diǎn)：位移電流。7、正弦平面電磁波（6學(xué)時）（1）理解正弦平面電磁波的概念；（2

6、）掌握復(fù)數(shù)形式的克斯韋方程組及亥姆霍茲方程；（3）理解并會計算平均坡印廷矢量；（4）理解理想介質(zhì)中的均勻平面波傳播特性；（5）了解損耗媒質(zhì)中的均勻平面波傳播特性；（6）理解波的極化特性；（7）掌握對平面分界面的垂直入射特性；（8）了解對平面分界面的斜入射特性；（9）理解相速和群速。重點(diǎn)：復(fù)數(shù)形式的克斯韋方程組。難點(diǎn)：均勻平面波傳播特性。8、復(fù)習(xí)（4學(xué)時） 基本物理量、麥克斯韋方程組、電磁場基本求解技術(shù)。重點(diǎn):電磁場的基本物理量及其服從的規(guī)律。難點(diǎn)：求解電磁場的方法掌握。四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)： 5 次，課程論文： 篇；（2）考核方式：閉卷考試（3）總評成績：平時成績+期中考試成績20-30%+期末考試成績80-70%等綜合計算五、參考書目 1、電磁場與電磁波，合肥工業(yè)大學(xué)出版社；孫玉發(fā)、郭