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1、中国海洋大学中国海洋大学 电磁场与电磁波 课程大纲（理论课程）课程大纲（理论课程）Electromagnetic Field and Electromagnetic Wave 【开课单位】 信息科学与工程学院 【课程模块】学科基础 【课程编号】 【课程类别】 必修 【学时数 】 48 （理论） 【学分数 】 3 一、课程描述一、课程描述本课程大纲根据本课程大纲根据 2011 年本科人才培养方案进行修订或制定。年本科人才培养方案进行修订或制定。（一）教学对象电子信息科学与技术专业 （二）教学目标及修读要求1、教学目标课程以大学物理电磁学为基础，运用矢量分析和场论等数学工具，以静态电磁场的解法和均
2、匀平面电磁波的传播为重点，主要讲述静态电磁场及其解法、时变电磁场、平面电磁波的传播等内容。通过本课程的学习，使学生理解并掌握宏观电磁场及电磁波的有关物理概念、基本性质、基本规律和基本计算方法，深刻理解麦克斯韦方程组和电磁场、电磁波的性质；掌握分析电磁场典型问题的方法思路，能利用电磁场的观点分析和解决一些电气与电子工程领域中的基本电磁问题，并为学习专业课或进行电磁学问题的进一步研究准备必要的基础，并具有一定的分析和处理一些基本问题的能力。2、修读要求“电磁场与电磁波”课程是电子、通信类专业本科生的一门重要学科基础课，在学生学习“电磁学” 、 “高等数学” 、 “数学物理方法”等课程之后开设，具有
3、很强的理论性和系统性且逻辑严谨。该课程为电子类专业本科生后续诸如通信原理、微波技术、天线与电波传播、移动通信技术等课程的学习奠定理论基础，在电子信息类的基础课和专业课之间起到承上启下的桥梁作用，也为本科生毕业后从事通信、微波、天线和电磁兼容等领域的科学研究和技术创新提供理论支撑。（三）先修课程：大学物理、数学物理方法二、教学内容二、教学内容（一）绪论 1、主要内容介绍课程的学习目的、内容、特点、方法和要求，阐述学习该课程的意义、重要性，概述电磁理论的历史及在工程技术中的实际应用；2、教学要求：了解：课程的学习目的、内容、特点、方法和要求；电磁理论的历史及在工程技术中的实际应用；理解：学习该课程
4、的意义及重要性； （二）第 1 章矢量分析 1、主要内容：有关矢量分析的基本知识，包括矢量场的散度、旋度和标量场的梯度及相关的重要定理：散度定理、斯托克斯定理和亥姆霍兹定理；场的直角坐标、圆柱坐标、球坐标表示法；2、教学要求： 了解：矢量分析、场论基础；理解：矢量场和标量场的基本概念、特性及相互之间的关系；掌握：矢量场的散度、旋度；标量场的梯度；描述矢量场的亥姆霍茨定理；场的直角坐标、圆柱坐标、球坐标表示法；3、重点：散度、旋度、梯度难点：柱坐标系、球坐标系下散度、旋度、梯度的表示；处理方法：由偏微分及坐标表示法引入。（三）第 2 章电磁场基本方程 1、主要内容：在复习“大学物理”电磁学部分的
5、基础上导出麦氏方程组，然后讨论电磁场的边界条件、电磁场中的能量关系及唯一性定理，本章是学习其他章节的共同基础和出发点。2、教学要求：了解：时变电磁场的基本概念及特性；波动方程的推导思路；理解：电流、电荷、电场强度、磁感应强度、位移电流的概念；位移电流和全电流定律；麦克斯韦方程组各个方程与相应物理定律的关系及其物理意义； 掌握：麦克斯韦方程组的积分形式和微分形式；分界面上电磁场的边界条件；时变电磁场的标量位和矢量位；波动方程、坡印亭矢量，坡印亭定理； 3、重点：麦克斯韦方程组、时变电磁场的边界条件、坡印亭定理；难点：边界条件的应用处理方法：由时变电磁场的场源关系及实验定律引入。（四）第 3 章
6、静电场及其边值问题的解法 1、主要内容： 讨论静电场的基本规律和计算方法，具体包括：静电场的基本方程、电位、静电场中的电介质、静电场的边界条件、导体系统的电容和静电场的能量等。最后重点介绍了静电场边值问题的解法镜象法和直角坐标系中的分离变量法。2、教学要求：了解：电介质的极化、极化强度、极化率、电位移；圆柱坐标和球坐标下的分离变量方法；理解：真空和介质中的静电场的基本规律和基本方程；静电场的唯一性定理及提出尝试解来求解静电场的方法；掌握：真空、电介质和导体中静电场的基本方程、基本特性及分界面上的边界条件；真空和介质中的高斯定理；一维电位方程的求解以及分层介质中电位、电场强度的求解；用镜像法求解
7、某些特殊的边值问题；分离变量法求解边值问题的思路； 3、重点： 掌握并灵活运用静电场的基本方程及边界条件；镜象法和直角坐标系中的分离变量法 ；难点： 束缚电荷及其求解；处理方法：由电场的物理概念引入。4、其它教学环节：结合教学重点安排习题课；（五）第 4 章 恒定电场和恒定磁场 1、主要内容： 讨论稳恒运动电荷的恒定电场和恒定电流产生的恒定磁场，主要包括：电荷守恒定律、恒定电场的基本方程与边界条件、电导的计算；恒定磁场的基本方程、恒定磁场中的磁介质、恒定磁场的边界条件、恒定磁场的矢量位和标量位、电感及磁场能量等。2、教学要求：了解：矢量磁位、标量磁位，矢量磁位的泊松方程和拉普拉斯方程；导电媒质
8、中恒定电场与介质中静电场的相似性；载流导线回路的自感与互感的计算；掌握：导电媒质中恒定电场的基本方程，欧姆定律的微分形式，恒定电流的连续性。恒定电场中电位、电场强度的求解；电导、接地电阻及其计算；恒定磁场的基本方程、安培环路定律及计算恒定磁场的方法。分层介质中磁场的求解问题； 3、重点：掌握并灵活运用恒定电场（磁场）的基本方程及边界条件；难点：矢量磁位、束缚电流处理方法：由磁场的物理概念引入。4、其它教学环节：结合教学重点安排习题课；（六）第 5 章 时变电磁场和平面电磁波 1、主要内容： 在介绍时谐场的复数描述方法基础上，给出电磁场复矢量满足的方程、复坡印亭定理及复坡印亭矢量表达式；其次由平
9、面电磁波的表示形式，进一步分析理想介质和导电媒质中平面波的传播参数、电磁场量间的关系和传播特性；最后给出平面波极化的概念、分类及方式的判断； 2、教学要求：了解：时谐场的描述方法；掌握：平面电磁波的概念及表示形式；电磁场复矢量满足的方程、复坡印亭定理及复坡印亭矢量表达式的推导思路；理想介质中平面波的传播参数、电磁场量间的关系和传播特性；导电媒质特别是良导体中平面波的传播参数与传播特性；平面波极化的概念、分类及极化方式的判断； 3、重点：理想介质中平面波的传播参数、电磁场量间的关系和传播特性；良导体中平面波的传播参数与传播特性；4、其它教学环节：结合教学重点安排习题课；（七）第 6 章 平面电磁
10、波的反射与折射 1、主要内容： 讨论均匀平面波在不同媒质分界面上的反射与折射，主要包括：均匀平面波对两种不同媒质（理想介质、导电媒质 、理想导体）分界平面的垂直入射，均匀平面波对理想介质分界面的斜入射和均匀平面波对理想导体表面的斜入射。2、教学要求：了解：平面波在多层介质表面垂直入射时输入阻抗等参数的计算；掌握：平面波在垂直入射情况下反射和折射的相关计算；平面波在斜入射情况下反射和折射的相关计算；平面波发生全反射和全折射的机理以及相关计算； 3、重点：电磁波的垂直入射和反射规律；难点：1、布儒斯特角；2、极化滤除效应处理方法：由求解介质边界条件引入4、其它教学环节：结合教学重点安排习题课；三、
11、教学环节及学时分配三、教学环节及学时分配本课程总学时 48 学时（如有实践环节根据课程的实际情况填写，如实验、上机、案例讨论和角色扮演等） ，其学时分配见下表。电磁场与电磁波课程教学学时分配表电磁场与电磁波课程教学学时分配表课堂教学学时 教学内容总学时理论讲授实践环节课外辅导/课外实践学时备注绪论22第 1 章 矢量分析44第 2 章 电磁场基本方程88第 3 章 静电场及其边值问题的解法1010第 4 章 恒定电场和恒定磁场44随堂测试及习题课2第 5 章 时变电磁场和平面电磁波88第 6 章 平面电磁波的反射与折射88总复习及答疑22合 计4846 四、考核方式及评价体系（四、考核方式及评
12、价体系（考核方式及成绩评价体系由老师根据课程自己设定考核方式及成绩评价体系由老师根据课程自己设定）1、考核方式：闭卷考试 2、评价体系：课程考核成绩由平时成绩和期末考试成绩构成，平时成绩根据出勤、课堂讨论、课后作业、期中检查等评定，所占比重一般不超过 50%。考核各部分的比重由老师结合课程内容给定：平时成绩：10 %期末考试： 90 %五、选用教材及必读参考书五、选用教材及必读参考书1、选用教材钟顺时， 电磁场基础清华大学出版社，2006 年 6 月第一版 2、主要参考书(1) 林为干等，电磁场理论，人民邮电出版社，1996 年；(2) 谢处方、饶克谨 ，电磁场与电磁波，高等教育出版社, 19
13、99 年；(3) 冯恩信，电磁场与波，西安交通大学出版社, 1999 年；(4) 王 蔷、李国定、龚 克，电磁场理论基础，清华大学出版社，2001 年；(5) 许福永、赵克玉，电磁场理论，高等教育出版社， 2006 年；(6) William H. Hayt,Jr，and John A. Buck， Engineering Elecrtomagnetics(Sixth Edition)，机械工业出版社，2002 年；(7) Bhag Singh Guru, and Hseyin R. Hizroglu， Electromagnetic Field Theory Fundamentals. International Thomson Publishing, 1998 年；(8)周克定、张肃文译，Bhag Singh Guru 著，电磁场与电磁波，机械工业出版社，2000 年；(9)周希朗，电磁场与波总复习，上海交通大学出版社，2003 年；(10)王家礼等，电磁场与电磁波学习指导，西安电子科技大学出版社，2002 年；六、撰写小组成员：六、撰写小组成员： 延晓荣 撰写时间：撰写时间：2012 年 4 月 10 日 七、审核人：七、审核人：八、院（系）学术委员会签章八、院（系）学术委员会签章