2017电磁场与电磁波教学大纲_修改20170620.docxVIP

《电磁场与电磁波》课程教学大纲课程类别：学科基础教育课程课程名称：电磁场与电磁波开课单位：信息与通信工程学院课程编号：学时： 56学时学分：3.5适用专业：电子信息类各专业先修课程：高等数学、大学普通物理一、课程在教学计划中地位和作用《电磁场与电磁波》是电子信息及通信类专业教育基础课程。通过本课程的学习，使学生学会场论的分析方法，掌握电磁场的有关定理、定律、麦克斯韦方程等数学表达式并了解其物理意义，应用电磁场的数学模型（如波动方程、拉氏方程等），分析解决场论的相关问题。二、 课程目标1、学会电磁场与电磁波的基本理论和应用方法；（支撑毕业要求1）2、使学生能够通过数学方法分析一些基本和实际问题，对实际工程问题进行抽象建模；（支撑毕业要求2）3、应用数学、电磁场和电磁波知识分析实际的工程问题并提出相应解决方案；（支撑毕业要求3、4）4、利用现代工具和仪器测量、分析场的问题；（支撑毕业要求5）5、能够基于电磁场理论等相关知识合理分析其对环境和健康的影响；（支撑毕业要求6、7）三、课程内容及基本要求：第一章三种坐标系与场1．理解不同坐标系下场量、长度元、面积元、体积元表示方法；2．掌握矢量、标量的加减运算和乘法运算；3．了解场的概念与特性，掌握标量场和矢量场的概念及表示方法；4．理解力线方程的概念及表示方法。第二章场源模型1．掌握标量场方向导数的概念、意义和计算方法；（重点）2．掌握标量场梯度的概念和意义，掌握三种坐标系下梯度计算方法、性质以及方向导数与梯度之间关系；（重点）3．掌握矢量场通量的概念及意义，掌握散度的概念、运算及三种坐标系下散度表示方法，理解高斯散度定理意义及作用；（重点）4．掌握矢量场环量的概念及意义，掌握旋度的概念、运算及三种坐标系下旋度表示，理解斯托克斯定理意义及作用；（重点）5．理解亥姆霍兹定理内容及意义。第三章电磁场中的基本物理量和基本实验定律1．了解电荷和电流的分布及其表示方法；2．掌握电流连续性方程；（重点）3．掌握库仑定律和安培力定律，掌握电场强度和磁感应强度的概念和意义。第四章静电场分析1．掌握真空中静电场的基本变量和基本方程，理解高斯定理、静电守恒的意义、作用，掌握电位函数概念和其物理意义；（重点）2．掌握泊松方程、拉普拉斯方程及其意义、作用和应用条件，理解唯一性定理；3．掌握电介质的极化、极化强度概念，掌握介质中的高斯定律、边界条件及其作用、意义；（难点）4．了解导体系统的电容，理解电场能量、静电力表达式、电场能量意义和应用。第五章恒定磁场分析1．掌握恒定磁场分析的基本变量、基本方程及其本构关系式；（重点）2．了解矢量磁位和标量磁位的概念，理解磁偶极子的矢量位和标量位；3．掌握物质的磁化现象、磁化强度，掌握磁介质中磁场的基本方程，掌握磁场的边界条件；（难点）4．理解电感、自电感、互电感的概念；5．掌握磁场能量、磁场力表达式和意义。第六章静电场边值问题的解法1．了解边值问题的解法；2．理解三种坐标系中的分离变量法；3．理解镜像法。第七章时变电磁场1．掌握法拉第电磁感应定律，掌握位移电流概念；（重点）2．熟练掌握麦克斯韦方程组的意义和作用，理解媒质的本构关系；（重点，难点）3．理解时变电磁场的边界条件；4．理解坡印廷矢量、坡印廷定理内容，理解电场和磁场的波动方程；（难点）5．了解动态矢量和标量位；第八章正弦平面电磁波1．理解正弦平面电磁波概念，理解平面电磁波和麦克斯韦方程组的复数表示形式，理解亥姆霍兹方程，掌握平均坡印廷矢量；（重点，难点）2．理解理想介质中的均匀平面波的传输特性，掌握波的偏振特性及其应用；（难点）3．掌握导电媒质中均匀平面波的传输特性，理解均匀平面波在对平面分界面的垂直入射时分界面上的反射和折射特性，理解驻波和行波的概念和传输特性；（难点）4．理解相速和群速概念和意义。第九章导行电磁波1．了解导行波的传输特性和波动方程；2．了解几种特殊波导结构和传输特性。第十章电磁波辐射1．了解辐射的概念；2．了解特殊天线的工作原理。实验一验证电磁波的反射和折射定律内容：根据平面电磁波的传输特性，研究电磁波斜投射到不同媒质表面上的反射和折射。基本要求：1．了解电磁波的传输特性；2．理解电磁波在良好导体表面上的反射；3．掌握电磁波全反射和全折射的条件。实验二电磁波的单缝衍射实验、双缝干涉实验内容：根据波的衍射和干涉特性，完成单狭缝对入射平面电磁波衍射特性测试，完成金属板双狭缝背后空间中波的干涉特性测试。基本要求：1．掌握平面电磁波单缝衍射和双缝干涉特性；2．理解单缝衍射条纹级次与狭缝宽度、平面电磁波波长之间的关系；3．理解双缝干涉条纹级次与狭缝宽度、平面电磁波波长之间的关系；实验三布拉格衍射的实验内容：理解晶体布拉格衍射原理，完成平面电磁波入射到模拟晶体时的衍射特性测试。基本要求