电磁场课件-电磁场教案-第1章-2013分析.doc

章序名称 第1章 电磁场的数学物理基础 授课学时 7学时 教材分析 首先阐述电磁场物理模型的构成，概括了源量、场量以及媒质电磁性能参数等物理概念； 其次，基于电磁场是一种矢量场，重点讨论矢量分析和场论的数学基础； 通过数学和物理概念的结合，进一步深化对电磁感应定律和全电流概念的理解，从数学和物理意义上描述麦克斯韦方程组。 学生分析 矢量分析的概念虽然在高等数学中已经涉及，但工科的学生很少有机会系统的学习矢量分析这门课程，本章主要从数学和物理相结合的角度来分析宏观电磁理论。 教学目标 知识目标： 1．掌握电磁场物理模型构成，理解源量、场量以及媒质电磁性能参数等物理概念。 2．掌握矢量分析的方法。 3．理解麦克斯韦方程组在数学和物理意义上的描述。 能力目标： 1．培养学生建立电磁场的物理概念。 2．培养学生从数学和物理角度分析电磁场的能力。 教学重点 (1) 电磁场的物理模型 (2) 矢量分析 (3) 场论 (4) 麦克斯韦方程组 教学难点 (1) 矢量分析 (2) 场论 (3) 麦克斯韦方程组 教学手段 多媒体（图像、动画） 教学方法 启发、讨论、研究 教学用具 章序名称 1.1 电磁场物理模型的构成 授课学时 7学时 教材分析 首先阐述电磁场物理模型的构成，概括了源量、场量以及媒质电磁性能参数等物理概念； 其次，基于电磁场是一种矢量场，重点讨论矢量分析和场论的数学基础； 通过数学和物理概念的结合，进一步深化对电磁感应定律和全电流概念的理解，从数学和物理意义上描述麦克斯韦方程组。 学生分析 矢量分析的概念虽然在高等数学中已经涉及，但工科的学生很少有机会系统的学习矢量分析这门课程，本章主要从数学和物理相结合的角度来分析宏观电磁理论。 教学目标 知识目标： 1．掌握电磁场物理模型构成，理解源量、场量以及媒质电磁性能参数等物理概念。 2．掌握矢量分析的方法。 3．理解麦克斯韦方程组在数学和物理意义上的描述。 能力目标： 1．培养学生建立电磁场的物理概念。 2．培养学生从数学和物理角度分析电磁场的能力。 教学重点 (1) 电磁场的物理模型 (2) 矢量分析 (3) 场论 (4) 麦克斯韦方程组 教学难点 (1) 矢量分析 (2) 场论 (3) 麦克斯韦方程组 教学手段 多媒体（图像、动画） 教学方法 启发、讨论、研究 教学用具 教　学　内　容　提　要 备 注 1.1电磁场的物理模型 根据电磁现象和过程分析的物理模型构造的本质，可建立如下电磁场分析与电路分析的物理模型之间的对比关系。 电路分析： 实际的电工、 理想化假设 电路模型(一种具体的 电子技术装置 物理模型) 图1-1电路分析模型 电磁场分析： 实际电磁装置中的电磁 理想化假设 电磁场的物理模型 现象和过程 图1-2 电磁场分析模型 以上电磁场与电路分析的求解过程均可归结为 (1)?给出与所分析的物理模型对应的基本规律性的数学描述（泛定方程）及其定解条件，即构造相应的数学模型； (2)?运用相应的分析计算方法； (3)?解出数学模型中的待求物理量，即得所分析问题的确定解。 1.1.1 电磁场的基本物理量—源量和场量 电磁场物理模型中的基本物理量可分为源量和场量两大类。 源量——激励（输入） 场量——响应（输出） 10分钟 注意：要让学生从比较熟悉的电路入手，类比建立电磁场的物理模型。 30分钟 电磁场模型中的源量：电荷和电流 电磁场模型中的基本场量：电场强度E和磁感应强度B 在一般情况下，电磁场的源量和场量分布均随所在空间的位置和时间而变化，即可以表述为空间坐标和时间的函数，如两个基本场量的数学函数式可分别记为、。 1. 源量(电荷)q(r(,t) ? 电荷是物质基本属性之一。 ? 1897年英国科学家汤姆逊(J.J.Thomson)在实验中发现了电子。 ? 1907－1913年间，美国科学家密立根(R.A.Miliken)通过油滴实验， 精确测定电子电荷的量值为 e =1.602 177 33×10-19 (单位：C) 确认了电荷量的量子化概念。换句话说，e 是最小的电荷量，而任何带电粒子所带电荷都是 宏观分析时，场源电荷常是数以亿计的电子电荷e的组合，故可不考虑其量子化的事实，而认为电荷量q可任意连续取值。 类同于由物质密度 ( 给定物质的质量m一样，现引入关于电荷的平滑的平均密度函数概念，即以电荷密度分布的方式来给定带电体的电荷量。 理想化实际带电系统的电荷分布形态为如下四种形式： 点电荷