《電磁場與電磁波》課程教學大綱

《電磁場與電磁波》課程教學大綱課程名稱：電磁場與電磁波

課程代碼：TELE1007英文名稱：ElectromagneticFieldsandElectromagneticWaves課程性質：專業(yè)必修課程開課學期：第5學期

學分/學時：3/54（講課54）適用專業(yè)：通信工程、信息工程、電子信息工程、微電子、電子科學技術等先修課程：高等數(shù)學、線性代數(shù)、復變函數(shù)、普通物理后續(xù)課程：微波技術與天線、無線通信、電磁干擾與電磁兼容等開課單位：電子信息學院大綱執(zhí)筆人：楊歆汨一、課程性質和教學目標

課程負責人：劉學觀大綱審核人：郭輝萍課程性質教學目標電磁能流及均勻平面電磁波的傳播特性等有基本的了解與掌握。本課程的具體教學目標如下：1.1】—恒定電場、恒定磁場和時諧電磁場的基本規(guī)律，以及描述和分析它們的方法1.3】具備應用電磁理論識別和分析電容、電感、電耦合、磁耦合、電磁波的傳播和極化、電2.1】2、問題分析2、問題分析2-1能運用數(shù)理和工程知識識別和判斷通信領域復雜工程問題中的關鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)3畢業(yè)要求指標點課程目標1、工程知識1.1掌握通信工程專業(yè)理論和知識體系所需的數(shù)理知識，能用于專業(yè)知識的學習。11.3分析工程問題中的結構、電路、電磁場及信2號問題。三、課程教學內(nèi)容及學時分配（重點內(nèi)容：；難點內(nèi)容：）、矢量分析與場論（7學時（支撐課程目標）矢量及其代數(shù)運算圓柱坐標系和球坐標系矢量場標量場亥姆霍茲定理目標及要求：1）2）了解圓柱坐標系和球坐標系的定義、坐標變量、單位矢量，以及它們與直角坐3）了解矢量線的定義及方程，了解標量場等值面的定義及方程；分的特點；作業(yè)內(nèi)容：矢量的代數(shù)運算；矢量場通量及散度的計算；矢量場環(huán)量及旋度的計算；標量場梯度的計算；已知矢量場分析其源分布。討論內(nèi)容：亥姆霍茲定理在場源存在奇異性區(qū)域的運用。自學拓展：近代數(shù)學的進步對電磁理論發(fā)展的促進作用、靜電場與恒定電場（2學時（支撐課程目標、）電場強度與電位函數(shù)真空中靜電場的基本方程電介質的極化及介質中的場方程導體間的電容及電耦合靜電場的邊界條件恒定電場目標及要求：了解庫侖定律，掌握已知電荷分布求解電場強度和電位的疊加法和直接積分法；熟悉電偶極子的概念及其對應的靜電場特征；了解電介質極化的概念和相應本構關系；了解恒定電場的性質、基本方程、邊界條件，以及它與靜電場之間的異同點；了解漏電導、媒質擊穿和跨步電壓的概念。作業(yè)內(nèi)容：討論內(nèi)容：靜電場邊界條件與靜電場基本方程間的聯(lián)系；電子系統(tǒng)中的集總電容、分布電容和寄生電容。自學拓展：靜電屏蔽技術，電耦合與串擾的關系。、邊值問題的解法（8學時（支撐課程目標）邊值問題的提法唯一性定理鏡像法分離變量法有限差分法目標及要求：1）了解靜電場邊值問題的提法；2）了解靜電場邊值問題有限差分解法的基本流程。作業(yè)內(nèi)容：利用鏡像法求解靜電場邊值問題；利用分離變量法求解靜電場邊值問題。討論內(nèi)容：鏡像法、分離變量法的應用局限性。自學拓展：求解邊值問題的其他數(shù)值算法；有限差分算法的Matlab實現(xiàn)。、恒定電流的磁場（8學時（支撐課程目標）真空中恒定磁場的基本方程磁介質的磁化、介質中的場方程恒定磁場的邊界條件自感、互感與磁耦合目標及要求：-作業(yè)內(nèi)容：利用安培定律法求恒定磁場的磁場強度；恒定磁場邊界條件的應用；自感和互感的計算。討論內(nèi)容：恒定磁場邊界條件與恒定磁場基本方程間的聯(lián)系；電子系統(tǒng)中的集總電感、分布電感和寄生電感。自學拓展：磁屏蔽技術；磁耦合與串擾的關系。、時變電磁場與電磁波9學時（支撐課程目標）法拉第電磁感應定律位移電流麥克斯韋方程及邊界條件坡印廷定理與坡印廷矢量時諧電磁場波動方程與電磁波目標及要求：1）了解位移電流的定義和含義，了解法拉第電磁感應定律；2）3）4）了解時變電磁場的唯一性定理；5）6）7）了解時域和頻域波動方程的推導，了解電磁波的波動規(guī)律。作業(yè)內(nèi)容：位移電流的計算；時諧電磁場時域表達式和相量表達式的互化；時變電磁場的邊界條件的應用；坡印廷矢量、復坡印廷矢量和平均坡印廷矢量的計算。討論內(nèi)容：麥克斯韋方程組微分和積分形式的不同用途；麥克斯韋方程組的對偶性。自學拓展：時變電磁場和時諧電磁場關系；復數(shù)坡印廷定理；同軸傳輸線中的電磁波。、平面電磁波（0學時（支撐課程目標）無耗媒質中的均勻平面波導電媒質中的均勻平面波良導體中的均勻平面波、趨膚效應電磁波的極化電磁波的色散與群速均勻平面波對平面邊界的垂直入射均勻平面波對平面邊界的斜入射目標及要求：1）掌握平面電磁波、均勻平面電磁波和橫電磁2）透射的含義。作業(yè)內(nèi)容：無耗和導電媒質中時諧均勻平面波的數(shù)學表達，以及波阻抗、傳播常數(shù)、相速、波長和平均坡印廷矢量的計算；導體趨膚深度的計算；均勻平面波垂直入射平面邊界時，反射波和透射波、反射系數(shù)和透射系數(shù)的求解。討論內(nèi)容：趨膚效應、電磁波的色散和極化在工程中的應用。自學拓展：無耗介質中的均勻柱面波和球面波；均勻平面波對平板狀分層媒質的入射。四、教學方法12課程中心網(wǎng)站資源輔助教學。3就課程內(nèi)、外內(nèi)容進行討論。4、注重課堂提問、小測驗、工程應用知識拓展等環(huán)節(jié)，發(fā)揮課程過程成效評估作用，達到實現(xiàn)課程目標的目的。五、考核及成績評定方式：閉卷筆試（期末，期中，平時成績（課堂表現(xiàn)、作業(yè)、小測驗及出勤情況成績評定方式20%20%60%六、教材及參考書目教材：郭輝萍，劉學觀.電磁場與電磁波.第三版，西安電子科技大學出版社，2010年12月參考書目：J.A.StrattonR.F.Harrington/r