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1、电磁场与电磁波课程教学大纲 课程代码：030332005 课程英文名称：Electromagnetic Field and Waves 课程总学时：48 讲课：48 实验：1 周 上机：0 适用专业：电子信息工程、通信工程 大纲编写（修订）时间：2010.9 一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标 本课程是高等学校电子信息工程专业本科学生的一门主干技术基础课。电磁场知识领域是电子信息工程专业四大知识领域之一，“电磁场与电磁波”是电磁场知识领域的核心知识单元，同时又是一些交叉领域的学科生长点和新兴边缘学科发展的基础。要求学生掌握电磁场与电磁波的基本概念、基本理论及主要分析计算方法，能够计算简
2、单的典型的场问题。目的不仅是为进一步学习微波、天线提供必要的基础，也将提高学生的基本素质，增强学生的适应能力和创造能力。（二）知识、能力及技能方面的基本要求 通过本课程的学习，培养学生用场的观点对电子信息工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析和判断的能力，了解电磁场与电磁波的主要应用领域，掌握宏观电磁场的基本属性和运动规律，了解进行定量分析的基本途径，为进一步学习和应用各种较复杂的电磁场计算方法打下基础；通过电磁场理论的逻辑推理，培养学生正确思维和严谨的科学态度，提高解决实际问题的能力。（三）实施说明 1教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思
3、考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。2教学手段：本课程属于技术基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。（四）对先修课的要求 本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有大学物理、高等数学与工程数学(包括矢量分析,场论和数理方程等)，电路理论。（五）对习题课、实践环节的要求 1 对重点、难点章节应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目
4、的。2课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及计算方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。3安排大作业，大作业成绩作为平时成绩的一部分。（六）课程考核方式 1 考核方式：考试 2考核目标：在考核学生对电磁场与电磁波基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的分析能力和计算能力。3成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占 20%，期末考试
5、成绩占 80%。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；无平时成绩或成绩不及格，取消期末考试资格，总成绩直接以不及格计。（七）参考书目 （1）电磁场与电磁波，苏东林，陈爱新等编，高等教育出版社，2009（2）电磁场与电磁波，焦其祥等编，科学出版社，2010（3）电磁场与电磁波，邹澎编，清华大学出版社，2008（4）电磁场，周希朗编，电子工业出版社，2008（5）电磁场与电磁波，王家礼，朱满座等编，西安电子科技大学出版社，2005（6）电磁场与电磁波，郭辉萍，刘学观等编，西安电子科技大学出版社，2003 二、中文摘要 本课程是电子信息工程专业学生必修的一门主干技术基础课程。课程通过对电磁场基本
6、方程、运动规律及分析方法的讲授，使学生掌握电磁场与电磁波的基本知识、基本原理和基本方法，并具有计算的能力。课程主要内容包括静态场的基本概念和计算方法，时变电磁场和电磁波基本理论和相关应用等。本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。三、课程学时分配表（标题黑体 4 号）序号 教学内容 学时 讲课 实验 上机 1 矢量分析 6 6 1.1 标量场和矢量场 4 4 1.2 正交曲线坐标系 2 2 2 静态场的基本理论及计算方法 22 22 2.1 静电场 8 8 2.2 恒定电流的电场与磁场 8 8 2.3 静态场的解 6 6 3 时变电磁场 8 8 3.1 时变电磁场方
7、程组 2 2 3.2 时变电磁场的能量和能流 2 2 3.3 时谐电磁场 2 2 3.4 时变电磁场的波动性 2 2 4 平面电磁波 8 8 4.1 无界均匀媒质中平面电磁波的传播 4 4 4.2 电磁波在两不同媒质交界面上的反射和折射 4 4 5 电磁波的辐射 4 4 0 5.1 电磁波辐射的基本概念和滞后位 2 2 5.2 电基本振子的辐射 2 2 四、教学内容及基本要求 第 1 部分 矢量分析 总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0 第 1.1部分 矢量分析和正交曲线坐标系（讲课 2 学时）具体内容:1)矢量，单位矢量，位置矢量，矢量代数运算 2)正交曲线坐标系-矢量线元
8、，矢量面元，标量体元 重 点:正交曲线坐标系；第 1.2部分 标量场和矢量场（讲课 4 学时）具体内容:1)理解标量场与矢量场的概念；2)理解标量场的方向导数和梯度，矢量场的散度和旋度；3)掌握散度、旋度和梯度的计算；4)熟练掌握和应用散度定理和斯托克斯定理 5)理解亥姆霍兹定理的重要意义；重 点:散度、旋度和梯度的计算；难点：高斯散度定理和斯托克斯定理，亥姆霍兹定理；习 题:梯度、散度和旋度运算 重 点:三种坐标系中标量场的梯度、矢量场的散度和旋度表达式；第 2 部分 静态场的基本理论及计算方法 总学时(单位：学时):22 讲课:22 实验:0 上机:0 第 2.1部分 静电场（讲课 8 学
9、时）具体内容:1)掌握静电场的基本方程；熟练运用高斯定律求解静电场问题。2)了解静电场的位函数；掌握电位与电场强度的关系；掌握电位的计算方法。3)了解电介质的极化 4)掌握不同介质与界面上场的边界条件和电位的边界条件 5）了解静电场中导体的性质，掌握电容的概念及电容的计算方法。6）理解电场能量的概念，掌握静电场能量的计算方法 重 点:运用高斯定律求解静电场问题 难 点:静电场边界条件、电介质的极化 习 题:高斯定理求解静电场问题 第 2.2部分 恒定电流的电场与磁场（讲课 10 学时）具体内容:1)掌握恒定电流场的基本方程和边界条件。2)掌握恒定磁场的基本性质、基本方程与边界条件；3）熟练运用
10、安培环路定律求解具有一定对称性分布的磁场。4)了解磁介质中的静磁场 5)掌握矢量磁位和标量磁位的定义、所满足的微分方程和边界条件，并会利用矢量磁位和标量磁位求解一些简单的磁场分布问题。6）掌握自感、互感和磁场能量的概念和计算方法 重 点:运用高斯定律求解静电场问题 难 点:静电场边界条件、电介质的极化 习 题:高斯定理求解静电场问题 第 2.3部分 静态场的解（讲课 4 学时）具体内容:1）了解静态场的边值问题和唯一性定理 2)掌握分离变量法，会用分离变量法求解直角坐标、圆柱坐标和球坐标中一些简单的问题。重 点:分离变量法求解直角坐标简单的问题。难 点:边值问题，唯一性定理 习 题:分离变量法
11、求解直角坐标问题 第 3 部分 时变电磁场 总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0 第 3.1部分 时变电磁场方程组（麦克斯韦方程组）（讲课,2 学时）具体内容:掌握麦克斯韦方程组，正确理解和使用边界条件。第 3.2部分 时变电磁场的能量和能流（讲课 2 学时）具体内容:掌握坡印廷矢量和坡印廷定理。第 3.3部分 时谐电磁场（讲课 2 学时）具体内容:掌握时谐电磁场电磁量及场方程的复数形式，了解复坡印廷矢量和坡印廷定理。第 3.4部分 时变电磁场的波动性（讲课 2 学时）具体内容:掌握时变电磁场的波动方程，并理解其波动性。重 点:麦克斯韦方程组及边界条件推导；难 点:坡印亭定理
12、，波动性的理解 习 题:传输功率、能流密度计算，复场矢量与瞬时值的变换 第 4 部分 平面电磁波 总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0 第 4.1部分 无界均匀媒质中平面电磁波的传播（讲课,4 学时）具体内容:1)掌握无界均匀理想媒质中平面电磁波的传播规律 2）了解电磁波的极化 3）无界均匀有耗媒质中平面电磁波的传播 重 点:均匀平面电磁波在无界均匀媒质中的传播 有损耗媒质中的均匀平面波 难 点:电磁波的极化 习 题:波阻抗、传播常数、波长、相速计算 第 4.2部分 电磁波在两不同媒质交界面上的反射和折射（讲课 4 学时）具体内容:1)掌握均匀平面波在理想介质界面和理想导体界面上反射和折射规律。2)了解穿透深度的概念及计算方法。重 点:1 理想介质和理想导体界面的反射现象 难 点:理想介质和理想导体界面的反射 第 5 部分 电磁波辐射 总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 第 5.1部分 电磁波辐射的基本概念和滞后位（讲课 2 学时）具体内容：了解电磁波辐射的基本概念 第 5.2部分 电基本振子的辐射（讲课 2 学时）具体内容：掌握电基本振子的辐射性质。重 点:电基本振子的辐射场 难 点:电基本振子的辐射 习 题:电基本振子的辐射计算 编写人：王秀莲 审核人：胡玉兰 批准人：张文波