《電磁場(chǎng)》教學(xué)大綱

《電磁場(chǎng)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05141021課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)必修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論32學(xué)時(shí)）先修課程：大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)等后續(xù)課程：電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析、高電壓技術(shù)等適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化開(kāi)課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說(shuō)明《電磁場(chǎng)》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步掌握宏觀電磁場(chǎng)的基本性質(zhì)、基本規(guī)律和基本計(jì)算方法。能利用電磁場(chǎng)的觀點(diǎn)分析和解決電氣工程領(lǐng)域中的基本電磁問(wèn)題。本課程為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科生的后續(xù)課程諸如電機(jī)學(xué)、高電壓技術(shù)、電力系統(tǒng)分析、電氣設(shè)備等課程的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ)，也為本科生畢業(yè)后從事科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新提供理論支撐。課程教學(xué)中以多種形式穿插介紹我國(guó)電磁理論及電磁材料等領(lǐng)域的最新進(jìn)展，引導(dǎo)學(xué)生了解我國(guó)在電磁場(chǎng)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)和優(yōu)勢(shì)、與世界相關(guān)行業(yè)的差距，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和時(shí)代緊迫感，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的法治觀念、社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)新意識(shí)。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：通過(guò)本門課程的學(xué)習(xí)，掌握電磁場(chǎng)的基本理論知識(shí)和基本分析方法，為學(xué)習(xí)電子與電氣類專業(yè)的后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電磁場(chǎng)知識(shí)。課程目標(biāo)2：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生樹(shù)立嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力和科學(xué)歸納能力。課程目標(biāo)3：在課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，使學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是、積極探索、持之以恒的治學(xué)態(tài)度；認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)；客觀辯證的思維方式，引導(dǎo)學(xué)生踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀。課程目標(biāo)4：通過(guò)對(duì)各種電氣工程領(lǐng)域電磁場(chǎng)問(wèn)題的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立用數(shù)學(xué)思維模式來(lái)描述和解決工程問(wèn)題的工程意識(shí)，將學(xué)習(xí)的知識(shí)體系做到前后貫通，立體關(guān)聯(lián)，提升學(xué)生的工程素養(yǎng)與科學(xué)素養(yǎng)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電磁場(chǎng)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.3能夠利用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)復(fù)雜電氣工程問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算并提出解決方案。課程目標(biāo)1：通過(guò)本門課程的學(xué)習(xí)，掌握電磁場(chǎng)的基本理論知識(shí)和基本分析方法，為學(xué)習(xí)電子與電氣類專業(yè)的后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電磁場(chǎng)知識(shí)。課程目標(biāo)4：通過(guò)對(duì)各種電氣工程領(lǐng)域電磁場(chǎng)問(wèn)題的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立用數(shù)學(xué)思維模式來(lái)描述和解決工程問(wèn)題的工程意識(shí)，將學(xué)習(xí)的知識(shí)體系做到前后貫通，立體關(guān)聯(lián)，提升學(xué)生的工程素養(yǎng)與科學(xué)素養(yǎng)。H2.問(wèn)題分析2.3能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析影響復(fù)雜電氣工程問(wèn)題的因素，以獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)1：掌握電磁場(chǎng)的基本理論知識(shí)和基本分析方法，為學(xué)習(xí)電子與電氣類專業(yè)的后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的電磁場(chǎng)知識(shí)。課程目標(biāo)2：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生樹(shù)立嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力和科學(xué)歸納能力。H3.工程與社會(huì)3.2能夠根據(jù)特定需求，完成對(duì)復(fù)雜電氣工程系統(tǒng)與單元（部件）的設(shè)計(jì)、調(diào)試與優(yōu)化。課程目標(biāo)3：在傳授知識(shí)課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，幫助使學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是、積極探索、持之以恒的治學(xué)態(tài)度；認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)；客觀辯證的思維方式，引導(dǎo)學(xué)生踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀。課程目標(biāo)4：通過(guò)對(duì)各種電氣工程領(lǐng)域電磁場(chǎng)問(wèn)題的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立用數(shù)學(xué)思維模式來(lái)描述和解決工程問(wèn)題的工程意識(shí)，將學(xué)習(xí)的知識(shí)體系做到前后貫通，立體關(guān)聯(lián)，提升學(xué)生的工程素養(yǎng)與科學(xué)素養(yǎng)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)1.1矢量運(yùn)算及坐標(biāo)系1.2梯度、散度、旋度1.3散度定理、斯托克斯定理1.4亥姆霍茲定理教學(xué)要求：掌握矢量和標(biāo)量的基本運(yùn)算規(guī)則；理解梯度、散度、旋度的物理意義；理解散度定理、斯托克斯定理及亥姆霍茲定理。重點(diǎn)：梯度、散度、旋度；散度定理和斯托克斯定理；亥姆霍茲定理。難點(diǎn)：坐標(biāo)系變換，旋度，亥姆霍茲定理。61、22.靜電場(chǎng)2.1庫(kù)侖定律及真空中的靜電場(chǎng)2.2電介質(zhì)的極化及靜電場(chǎng)基本方程2.3靜電場(chǎng)連續(xù)性方程2.4電容與靜電場(chǎng)能量2.5靜電場(chǎng)工程應(yīng)用專題訓(xùn)練教學(xué)要求：理解并掌握靜電場(chǎng)的基本方程；掌握介質(zhì)中靜電場(chǎng)的基本方程與媒質(zhì)方程；了解不同介質(zhì)分界面上靜電場(chǎng)的邊界條件；掌握電容、電場(chǎng)能量密度及其基本計(jì)算。重點(diǎn)：介質(zhì)中靜電場(chǎng)的基本方程，電位，電容。難點(diǎn)：電介質(zhì)的極化機(jī)理，電容的計(jì)算，電場(chǎng)能量的計(jì)算。61、2、3、43.恒定電場(chǎng)3.1電流密度及歐姆定律的微分形式3.2電源電動(dòng)勢(shì)及環(huán)路定理3.3不同媒質(zhì)分界面的邊界條件3.4電導(dǎo)、接地與跨步電壓3.5恒定電場(chǎng)工程應(yīng)用專題訓(xùn)練教學(xué)要求：理解恒定電場(chǎng)的基本方程；理解歐姆定律的微分形式；了解不同導(dǎo)體分界面上的銜接條件；了解接地概念并能夠計(jì)算接地電阻及跨步電壓。重點(diǎn)：恒定電場(chǎng)的基本方程；歐姆定律的微分形式。難點(diǎn)：漏電流、跨步電壓計(jì)算。41、2、3、44.恒定磁場(chǎng)4.1安培力定理、畢奧-薩伐爾定律及真空中磁場(chǎng)基本性質(zhì)4.2材料的磁化及恒定磁場(chǎng)的基本方程4.3磁性材料的分類及其工程應(yīng)用4.4恒定磁場(chǎng)工程應(yīng)用專題訓(xùn)練教學(xué)要求：理解安培力定律、畢奧-薩伐爾定律；了解不同材料的磁化特性及鐵磁材料在電工領(lǐng)域的用途；理解并掌握安培環(huán)路定理；理解電感與互感的計(jì)算及工程應(yīng)用。重點(diǎn)：畢奧-薩伐爾定律；安培環(huán)路定律；磁場(chǎng)媒質(zhì)構(gòu)成方程。難點(diǎn)：畢奧-薩伐爾定律計(jì)算磁場(chǎng)；電感的計(jì)算。61、2、3、45.時(shí)變電磁場(chǎng)5.1法拉第電磁感應(yīng)定律5.2全電流定律5.3麥克斯韋方程組5.4電磁波，坡印廷定理5.5工程中的電磁問(wèn)題教學(xué)要求：理解法拉第電磁感應(yīng)定律與全電流定律；理解麥克斯韋方程組的物理意義；了解電磁波的產(chǎn)生及傳播。重點(diǎn)：麥克斯韋方程組。難點(diǎn)：位移電流假設(shè)；電磁波的產(chǎn)生；坡印廷定理61、2、3、46.準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)6.1趨膚效應(yīng)與鄰近效應(yīng)6.2渦流及損耗6.3電氣設(shè)備的發(fā)熱教學(xué)要求：理解趨膚效應(yīng)與鄰近效應(yīng)的原因及在工程中的影響；了解渦流損耗及其治理方法重點(diǎn)：渦流。難點(diǎn)：趨膚效應(yīng)，鄰近效應(yīng)41、2、4合計(jì)32五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、測(cè)試、作業(yè)、視頻資源共享等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。使學(xué)生較好的掌握電路分析的基本概念、基本原理和基本方法，獲得分析電路的思維能力與計(jì)算能力，具有解決工程實(shí)際電路問(wèn)題的基本能力和素質(zhì)。六、課程資源1.推薦教材：（1）倪光正.工程電磁場(chǎng)原理(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2016.2.參考書：（1）雷銀照.電磁場(chǎng)(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2011.（2）馮慈璋,馬西奎.工程電磁場(chǎng)導(dǎo)論[M].北京:高等教育出版社,2000.（3）王澤中,金玉生.工程電磁場(chǎng)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011.（4）楊憲章.工程電磁場(chǎng)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2011.3.期刊：（1）電工技術(shù)學(xué)報(bào),中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)主辦（2）電工電能新技術(shù),中國(guó)科學(xué)院電工研究所主辦（3）電測(cè)與儀表,中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)電磁測(cè)量信息處理儀器分會(huì)主辦（4）河南工學(xué)院學(xué)報(bào),河南工學(xué)院主辦（5）APPLIEDCOMPUTATIONALELECTROMAGNETICSSOCIETYJOURNAL,AppliedComputationalElectromagneticsSociety4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）愛(ài)課程網(wǎng)./home/（2）中國(guó)大學(xué)慕課網(wǎng)/（3）國(guó)家電網(wǎng)/七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)1234過(guò)程性考核課堂表現(xiàn)12（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問(wèn)題和討論問(wèn)題情況進(jìn)行考核，滿分100分；（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√√4422階段測(cè)試14（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次階段測(cè)試單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以階段測(cè)試成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√√4433作業(yè)14（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭獭?432期末考核60（1）卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)；（2）主要考核電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)、靜電場(chǎng)、恒定電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)、時(shí)變電磁場(chǎng)等內(nèi)容；（3）考試題型為：填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題等類型?！獭獭獭?0201010合計(jì)：100分33321817八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、作業(yè)和測(cè)試、期末考試等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：考核總成績(jī)由期末試卷成績(jī)和過(guò)程性考核成績(jī)組成。其中：期末試卷成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題等類型，試卷中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的試題分值不超過(guò)50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、作業(yè)和階段性測(cè)試等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過(guò)程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表4。表4過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)30無(wú)缺課現(xiàn)象，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%。無(wú)缺課現(xiàn)象，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于80%。無(wú)無(wú)故缺課現(xiàn)象，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于70%。出勤率高，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。缺課超過(guò)三次，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)35作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工整。不交作業(yè)1次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于70%。不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于60%。