工程電磁場(chǎng) 教學(xué)大綱

1、工程電磁場(chǎng)課程教學(xué)大綱 第 工程電磁場(chǎng) 課程教學(xué)大綱課程名稱：工程電磁場(chǎng)課程類型：專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課學(xué) 時(shí)：48（其中理論教學(xué)42學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)，考試2學(xué)時(shí)）適用對(duì)象：電氣工程類專業(yè)本科生先修課程：高等數(shù)學(xué)、矢量分析與場(chǎng)論、物理電磁學(xué)本課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)及對(duì)先開(kāi)課程的要求本課程是電氣工程類各專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它不僅是許多專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)，而且是許多新興邊緣學(xué)科的發(fā)展基礎(chǔ)和生長(zhǎng)點(diǎn)。本課程從電磁場(chǎng)的角度研究電磁物質(zhì)的基本屬性、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其相互作用，介紹宏觀電磁場(chǎng)分布及電磁波傳播的基本規(guī)律和特性，介紹工程應(yīng)用中電磁場(chǎng)與電磁波問(wèn)題的基本分析方法和計(jì)算方法，是進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)和研究解決各種復(fù)

2、雜的電磁場(chǎng)與電磁波工程實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)。電磁場(chǎng)理論是體系完整的經(jīng)典理論，靈活而抽象。學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握此理論，不僅可以積累必要的知識(shí)，而且可以培養(yǎng)學(xué)生抽象思維的能力，提高將物理概念和數(shù)學(xué)方法相互結(jié)合、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、掌握正確的思維方法、提高基本素質(zhì)。通過(guò)本課程的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生用場(chǎng)的觀點(diǎn)對(duì)電磁場(chǎng)與電磁波現(xiàn)象進(jìn)行分析和判斷的能力，并對(duì)一些典型的電磁場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算。學(xué)生應(yīng)先行學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)、矢量分析與場(chǎng)論、物理電磁學(xué)等課程。教學(xué)基本要求通過(guò)本課程的教學(xué)，學(xué)生應(yīng)掌握靜態(tài)和時(shí)變電磁場(chǎng)的基本性質(zhì)、典型分析方法，正確理解電磁場(chǎng)的基本概念，并能運(yùn)用這些概念分析和處理一些典型的電磁場(chǎng)邊

3、值問(wèn)題，掌握宏觀電磁場(chǎng)的基本規(guī)律，對(duì)電磁場(chǎng)的整體理論體系有一個(gè)比較完整的理解，從而為學(xué)習(xí)后續(xù)課程及繼續(xù)深造打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。具有以下能力1. 對(duì)一般電磁場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算、分析的能力；2. 對(duì)復(fù)雜電磁場(chǎng)問(wèn)題建立數(shù)學(xué)模型的能力；課程內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配及基本要求（一）基本要求理解重要物理量：電場(chǎng)強(qiáng)度、電位移、電位、電流密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、矢量磁位、動(dòng)態(tài)位的定義并進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。熟練掌握庫(kù)侖定律、高斯定理、安培環(huán)路定律、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容，并能應(yīng)用它們計(jì)算簡(jiǎn)單的電磁場(chǎng)問(wèn)題。深入理解麥克斯韋方程組的物理意義，掌握麥克斯韋方程組在靜態(tài)場(chǎng)和動(dòng)態(tài)場(chǎng)中的相應(yīng)方程（積分形式和微分形式），理解它所揭示的電磁場(chǎng)

4、的重要性質(zhì)與規(guī)律。掌握位函數(shù)所遵循的泊松方程和拉普拉斯方程，對(duì)簡(jiǎn)單問(wèn)題能夠求解；掌握各種場(chǎng)的邊界條件，能建立邊值問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。掌握應(yīng)用鏡像法解決特定邊界場(chǎng)的計(jì)算方法。了解數(shù)值法（有限差分法）的基本方法。掌握典型電磁場(chǎng)電阻（漏電阻）、電容、電感的計(jì)算。理解正弦電磁場(chǎng)的復(fù)數(shù)表示法，明確動(dòng)態(tài)位的定義，理解坡印亭定理的意義。掌握平面電磁波在理想介質(zhì)和導(dǎo)電媒質(zhì)中傳播的規(guī)律。掌握電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)與磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)的概念，理解集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)、電磁屏蔽、渦流及其損耗等概念及一般分析。理解和掌握傳輸線方程的建立及其求解、傳輸線上波的傳輸特性參數(shù)、傳輸線的工作狀態(tài)。（該內(nèi)容也可在電路課程中講授）（二）課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

5、場(chǎng)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)（4學(xué)時(shí)）矢量代數(shù)、矢量分析與場(chǎng)論，基本定理。靜電場(chǎng)分析（16學(xué)時(shí)）電荷與電荷分布，電場(chǎng)強(qiáng)度，電位，電位梯度。導(dǎo)體和電介質(zhì)，電偶極子電場(chǎng)，極化強(qiáng)度；高斯通量定理，電位移，介電常數(shù)；靜電場(chǎng)的有源、無(wú)旋性質(zhì)。分界面上的邊界條件，靜電場(chǎng)的泊松方程和拉普拉斯方程，邊值問(wèn)題；鏡像法；有限差分法；電容、電阻及其計(jì)算，電場(chǎng)能量和能量密度，電場(chǎng)力。恒定電場(chǎng)分析（4學(xué)時(shí)）電流密度，恒定電流的連續(xù)性，歐姆定律的微分形式，焦耳定律的微分形式；導(dǎo)電媒質(zhì)中恒定電場(chǎng)的基本方程，分界面上的邊界條件；靜電比擬。恒定磁場(chǎng)分析（6學(xué)時(shí)）安培力定律，磁感應(yīng)強(qiáng)度及其積分公式；磁偶極子，物質(zhì)的磁化，磁介質(zhì)中的基本方

6、程，邊界條件；恒定磁場(chǎng)的基本物理量與基本方程；標(biāo)量磁位，矢量磁位；電感；磁場(chǎng)能量與力。時(shí)變電磁場(chǎng)（6學(xué)時(shí)）電磁感應(yīng)定律，位移電流，全電流定律，麥克斯韋方程；時(shí)變電磁場(chǎng)基本方程與邊界條件；坡印廷定理和坡印廷矢量，波動(dòng)方程，動(dòng)態(tài)位及其方程。平面電磁波的傳播（6學(xué)時(shí)）波動(dòng)方程；導(dǎo)電媒質(zhì)中的均勻平面波，損耗媒質(zhì)中的均勻平面波；電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)與磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)，集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)、電磁屏蔽、渦流及其損耗。均勻傳輸線中的導(dǎo)行電磁波（6學(xué)時(shí)，選學(xué)）傳輸線方程及其解，傳輸線上波的傳輸特性參數(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求通過(guò)演示性實(shí)驗(yàn)和實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)達(dá)到對(duì)理論的驗(yàn)證和拓寬知識(shí)面的目的。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為4學(xué)時(shí)，根據(jù)學(xué)生情況由下面6個(gè)實(shí)驗(yàn)中選做

7、。磁懸浮等演示性實(shí)驗(yàn)。靜電模擬實(shí)驗(yàn)。鐵磁材料靜態(tài)磁滯回線測(cè)量。螺線管感應(yīng)磁場(chǎng)的測(cè)量。傳輸線參數(shù)測(cè)量。電磁波參量的研究。教材及參考書(shū)教材： 工程電磁場(chǎng)與電磁波基礎(chǔ)，張惠娟，楊文榮，李玲玲，機(jī)械工業(yè)出版社。參考書(shū)：1電磁場(chǎng)基礎(chǔ)，馬信山等。2工程電磁場(chǎng)導(dǎo)論，馮慈璋等，高等教育出版社。3.電磁場(chǎng)重點(diǎn)難點(diǎn)及典型題精解，馬西奎等。4工程電磁場(chǎng)原理，倪光正。5Electromagnetics with Applications, 清華大學(xué)出版社影印出版。6電磁場(chǎng)與電磁波（第三版），謝處方等，高等教育出版社。7. 電磁場(chǎng)與電磁波解題指導(dǎo)，余恒清等。8. 工程電磁場(chǎng)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)系列，雷銀照等譯（美）。說(shuō)明修訂大綱的指導(dǎo)思想為保證教學(xué)的規(guī)范性及計(jì)劃性，本著及時(shí)反映相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的最新成果并隨著技術(shù)發(fā)展及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容的原則制定本教學(xué)大綱。要求授課教師在保證學(xué)生掌握基本理論及基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)啟發(fā)式教學(xué)，注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。本課程與先修課和后續(xù)課的聯(lián)系與分工本課程要求先行學(xué)完高等數(shù)學(xué)、矢