《电磁场与电磁波》课程.docVIP

《电磁场与电磁波》课程教学大纲 课程名称:《电磁场与电磁波》 总学时数: 52学时 先修课程: 高等数学、矢量分析与场论、大学物理（电磁学） 说明部分： 《电磁场与电磁波》是电子信息类专业的专业基础课，是在高等数学、大学物理电磁学和一部分电路课程（包括长线理论）的基础上开设的。本课程的任务是使学生获得电磁场、电磁波方面的基本理论、基本规律，培养学生利用数学工具分析问题，解决问题的能力。 本课程包括矢量分析、电磁场中的基本定律和基本物理量、静电场分析及边值问题的计算、恒定磁场分析、时变电磁场、正弦平面电磁波等内容。 第一章通过复习矢量分析的基本知识，为以后的学习奠定了数学基础，第二章在基本实验定律的基础上讲述电磁场基本物理量的定义，基本物理量的基本关系式和计算，第三章静电场分析论述了静电场，恒定电流的电场的基本概念和计算方法及其应用，第四章中专门讨论了静电场边值问题的基本解法，第五章恒定磁场分析，讨论了静磁场的基本概念、计算方法和应用。第六章时变电磁场和第七章正弦平面电磁波研究时变电磁场和电磁波的基本理论和相关应用，论述了麦克斯韦方程组及边界条件，研究了无界媒质中均匀平面电磁波的特性。 通过本课程的学习，使学生掌握宏观电磁现象及其规律在特定范围和特定条件下的具体表现，为学习后续课程打好基础。 教材与教学参考书 基本教材：谢处方、饶克谨编.《电磁场与电磁波》（第三版）.高等教育出版社. 教学参考书： 1.《电磁场与电磁波》 王家礼、朱满座、路宏敏编 西安电子科技大学出版社 2.《电磁学》 赵凯华、陈熙谋编 高等教育出版社 3.《电磁场与电磁波解题指南》　余恒清编　　　　　　国防工业出版社 正文部分 第一章 矢量分析 教学要求 了解标量场、矢量场的基本概念 了解矢量与矢量场的不变特性 掌握高斯定理、斯托克斯定理和亥姆霍兹定理 教学内容 标量场、矢量场的基本概念 矢量与矢量场的不变特性 矢量的通量、散度、环流、旋度的基本概念及计算 高斯定理和斯托克斯定理 标量场的梯度的基本概念及计算 6、亥姆霍兹定理。 学时数：4 第二章 电磁场中的基本物理量和基本实验定律 教学要求 了解电荷和电流分布密度的概念 掌握电流连续性方程 掌握电场强度与磁场强度的矢量积分计算 教学内容 电荷和电流分布密度的概念，在电荷静止和稳定分布下，由电荷守恒定律导出电流连续性方程 在库仑定律基础上建立电场基本概念及其矢量积分计算 毕奥—萨伐尔定律，磁场强度的矢量积分计算 学时数：4 第三章 静电场分析 一、教学要求 掌握静电场的基本方程 掌握标量电位的性质以及利用位函数计算静电场的方法 了解电介质极化现象和电介质中的高斯定理 掌握静电场的边界条件 掌握静电场的能量和能流密度的概念 掌握电容的概念及其计算方法 二、教学内容 真空中静电场的基本方程 电位的概念，电位的泊松方程和拉普拉斯方程 静电场的边界条件 电介质的极化，介质中的高斯定理 恒定电场的基本方程，边界条件 电场的能量和能流密度的概念及应用 电容的概念及计算 学时数：12 第四章 静态场边值问题的解法 一、教学要求 掌握运用分离变量法求解一些典型的静电场问题 掌握运用镜像法求解一些典型的静电场问题 二、教学内容 在直角坐标、柱坐标、球坐标中运用分离变量法 镜像法 有限差分法 学时数：8 第五章 恒定磁场分析 一、教学要求 掌握静磁场的基本方程 掌握矢量磁位的性质以及利用位函数计算静磁场的方法 了解磁介质的磁化现象，理解磁介质中的磁场的基本方程 掌握静磁场的边界条件 理解静磁场的能量和能量密度的概念 掌握电感的概念及求解方法 二、教学内容 静磁场的基本方程 矢量磁位的概念以及计算方法 磁介质的磁化现象 静磁场的边界条件 静磁场的能量和能量密度的概念和计算 电感的概念和计算 学时数：12 第六章 时变电磁场 一、教学要求 掌握麦克斯韦方程组和边界条件 理解坡印廷矢量和坡印廷定理的物理意义 理解电磁能量密度的概念 理解时变场的标量电位和矢量磁位的概念及其应用。 了解时变电磁场的唯一性定理 掌握时谐场的复数表示法 二、教学内容 法拉第电磁感应定律 麦克斯韦位移电流假设 麦克斯韦方程组和边界条件 电磁场能流及能流密度 坡印廷定理和坡印廷矢量的概念 标量电位、矢量电位的概念 时谐场的复数表示法 学时数：6 第七章 正弦平面电磁波 一、教学要求 掌握电磁波的波动方程 掌握平面电磁波在理想介质和导电媒质中的传播特性 掌握平面电磁波的极化特性 掌握平面电磁波在两种不同媒质分界面上垂直入射时的反射和折射特性 掌握平面电磁波在两种不同媒质分解面上斜入射时的反射和折射特性。理解全反射和全折射的概念 二、教学内容 电磁场的波动方程 平均坡印廷矢量的物理意