《电磁场理论》教学大纲.doc

电磁场理论教学大纲一、课程概述电磁场理论是通信工程专业的一门重要专业基础课，内容包括静电场、静磁场、静态场的边值问题、时变电磁波、平面电磁波、电磁波的传输和电磁波的辐射等。这门课程的理论性较强，概念较抽象，应用的数学知识较多，因此在学习这门课程之前，应当具备大学物理和高等数学矢量场分析的扎实基础。先修课程是高等数学、电磁学。该课程培养学生掌握电磁场的基本规律，加深对电磁场性质的理解，获得分析和处理电磁场问题的一些最基本的方法和能力。进一步培养辩证唯物主义的世界观。 二、课程目标1掌握静态场的基本规律，学会静态场的分析处理方法。 2理解麦克斯韦方程组的内涵。3学会用麦克斯韦方程组去分析解决时变电磁场的基本问题。 4了解微波传输和辐射的理论。 三、课程内容与教学要求这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下：知道是指对这门学科的基本知识、基本理论的认知。理解是指运用已了解的基本原理说明、解释一些现象、进行简单的分析计算。掌握是指利用掌握的理论知识对一些较复杂的电磁现象进行解释，说明其本质。 学会是指能应用所学的电磁场理论去处理分析有关问题。 教学内容和要求表中的“”号表示教学知识和技能的教学要求层次。本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。教学内容及教学要求表教学内容知道理解掌握学会1 矢量分析11 标量场与矢量场12 矢量的运算(加法、点乘、叉乘)13 矢量的通量、散度14 高斯定理15 矢量的环流量、旋度16 斯托克斯定理17 标量场的梯度18 亥姆霍兹定理2 静电场21 静电场的散度方程及旋度方程22 电位及电位梯度23 拉普拉斯方程及泊松方程24 电偶极子25 静电场中的导体26 静电场中的介质27 静电场的边界条件28 导体系统的电容29 静电场能量与静电力3 恒定磁场31 恒定磁场的散度方程及旋度方程32 矢量磁位A33 磁偶极子34 恒定磁场中的介质35 恒定磁场的边界条件36 自电感和互电感37 磁场能量和磁场力4 恒定电场41 电流密度42 电流连续性方程43 导电媒质中的恒定电场44 导电媒质中的能量损耗45 恒定电场的边界条件46 恒定电场与静电场的比拟47 考虑介质损耗的电容器5 静态场边值型问题的解法51 静电场的边值型问题52 唯一性定理53 直接积分求解一维场54 分离变量法求解二维、三维场的拉普拉斯方程6 交变电磁场61 关于麦克斯韦方程62 电磁感应定律与麦克斯韦第二方程63 安培环路定律与麦克斯韦第一方程64 高斯定律与麦克斯韦第三方程65 麦克斯韦第四方程66 麦克斯韦方程组和辅助方程67 复数形式的麦克斯韦方程68 边界条件69 坡印廷定理及坡印廷矢量610 交变场的位与场611 关于洛伦兹规范7 平面波在无界媒质中的传播71 波动方程及其解72 理想介质中的平面波73 电磁波的极化(偏振)74 导电媒质中的平面波75 损耗角正切tan及媒质分类76 良介质中的平面波77 良导体中的平面波78 趋肤效应79 良导体的表面阻抗710 导电媒质的损耗功率711 色散媒质、色散失真及正常色散、反常色散8电磁波的反射与折射81 平面波垂直入射到理想导体表面82 平面波垂直入射到理想介质分界面83 平面波斜射到理想导体表面84 平面波斜射到理想介质分界面85 导电媒质分界面上波的反射和折射86 平面波垂直入射到多层介质分界面9 双导体传输线TEM波传输系统91 引言92 TEM波波动方程的特点93 平行导体板传输系统94 双线传输线95 同轴线96 有损耗传输线中的“伪”TEM波10 TE波、TM波传输系统波导101 矩形波导102 圆波导103 同轴线中的高次模11 电磁波辐射111 交变场的滞后位112 电偶极子113 磁偶极子114 对偶定理三、课程实施（一）课时安排与教学建议一般情况下， 安排 72 学时，也可安排54学时， 一学期讲授完成。具体课时安排如下：教学内容课时建议教与学的方法建议72课时54课时1 矢量分析11 标量场与矢量场12 矢量的运算(加法、点乘、叉乘)13 矢量的通量、散度14 高斯定理15 矢量的环流量、旋度16 斯托克斯定理17 标量场的梯度18 亥姆霍兹定理4学时4学时讲述2 静电场21 静电场的散度方程及旋度方程22 电位及电位梯度23 拉普拉斯方程及泊松方程24 电偶极子25 静电场中的导体26 静电场中的介质27 静电场的边界条件28 导体系统的电容29 静电场能量与静电力4学时4学时讲述3 恒定磁场31 恒定磁场的散度方程及旋度方程32 矢量磁位A33 磁偶极子34 恒定磁场中的介质35 恒定磁场的边界条件36 自电感和互电感37 磁场能量和磁场力6学时6学时讲述4 恒定电场41 电流密度42 电流连续性方程43 导电媒质中的恒定电场44 导电媒质中的能量损耗45 恒定电场的边界条件46 恒定电场与静电场的比拟47 考虑介质损耗的电容器6学时6学时讲述5 静态场边值型问题的解法51 静电场的边值型问题52 唯一性定理53 直接积分求解一维场54 分离变量法求解二维、三维场的拉普拉斯方程6学时6学时讲述6 交变电磁场61 关于麦克斯韦方程62 电磁感应定律与麦克斯韦第二方程63 安培环路定律与麦克斯韦第一方程64 高斯定律与麦克斯韦第三方程65 麦克斯韦第四方程66 麦克斯韦方程组和辅助方程67 复数形式的麦克斯韦方程68 边界条件69 坡印廷定理及坡印廷矢量610 交变场的位与场611 关于洛伦兹规范6学时6学时讲述7 平面波在无界媒质中的传播71 波动方程及其解72 理想介质中的平面波73 电磁波的极化(偏振)74 导电媒质中的平面波75 损耗角正切tan及媒质分类76 良介质中的平面波77 良导体中的平面波78 趋肤效应79 良导体的表面阻抗710 导电媒质的损耗功率711 色散媒质、色散失真及正常色散、反常色散8学时8学时讲述8电磁波的反射与折射81 平面波垂直入射到理想导体表面82 平面波垂直入射到理想介质分界面83 平面波斜射到理想导体表面84 平面波斜射到理想介质分界面85 导电媒质分界面上波的反射和折射86 平面波垂直入射到多层介质分界面8学时8学时讲述9 双导体传输线TEM波传输系统91 引言92 TEM波波动方程的特点93 平行导体板传输系统94 双线传输线95 同轴线96 有损耗传输线中的“伪”TEM波8学时6学时讲述10 TE波、TM波传输系统波导101 矩形波导102 圆波导103 同轴线中的高次模8学时11 电磁波辐射111 交变场的滞后位112 电偶极子113 磁偶极子114 对偶定理8学时讲述合计：72课时（二）教学组织形式与教学方法要求1、主要的教学组织形式是班级授课。有时也可以采用分组教学。或者几种组织方式灵活组合，尽量减轻学生的生理和心理疲劳。2、注意教学方法的灵活性，组织学生讨论、指导阅读等。培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识。可以在多媒体课室上课。借助声像呈示，提供给学生一个动态的、声情并茂的学习环境，让学生充分调动自己的视觉、听觉等感官，由多途径获得多方面的信息。四、教材选用电磁场理论教材要在课程标准的统一要求下，实行多样化。可以选用公认的水平较高的教材如教育部推荐教材，九五规划教材和面向21世纪教材。如：1、 电磁场与电磁波，谢处方等，高等教育出版社 2、电磁场与电磁波，焦其祥主编 科学出版社五、课程评价1、这门课程的评价依据是本课程标准规定的课程目标、教学内容和要求。2、考核分二部分：一是平时成绩，包括布置的作业和出勤，占30%；二是期末闭卷考试，占70%，期末考试时间120分钟。3、分制与分数解释：以百分制评分，60分为及格，满分为100分。4、题型比例：选择题（占20%）；填空题（占20%）；简答题占20%）；计算题（占40%）5、样题与目标定位示例（1）选择题：（着重考查学生对知识的理解程度） 如：似稳电场是 。A 有旋场； B 无旋场 ；C 无势场； D 无源场（2）填空题：（着重考查学生对知识的理解程度） 如：电位移矢量D的散度表达式是 。 （3）简答题：（着重考查学生对知识的记忆程度） 如：坡印亭矢量是如何定义的？它的物理意义是什么？（4）计算题：（着重考查学生对知识的掌握与学会程度）如：在半经为R的薄球壳内离球心为0.5R处放入一点电荷Q ，试求空间的电位分布。制定该课程标准小组成员： 审核者：