函授专升本,电气工程及自动化专业《电磁场》课程教学大纲
时间：2022/12/24 编辑：admin 热度： ℃
课 程 名 称：电磁场 总 学 时：120（自学：100；面授：20）
专业：电气工程及自动化 学 分：7.5
考核方式：考 试 课程性质：学科基础课
一、课程性质和教学目标
本课程使学生掌握电磁场的有关定理、定律、麦克斯韦方程等的物理意义及数学表达式。使学生熟悉一些重要的电磁场问题的数学模型（如波动方程、拉氏方程等）的建立过程以及分析方法。培养学生正确的思维方法和分析问题的能力，使学生学会用"场"的观点去观察、分析和计算一些简单、典型的场的问题。为后续课程打下坚实的理论基础。一切电现象，都会产生电磁场。因此，在各国的理工科大学中，舟山成人高考《电磁场》都是电气、电力等专业的专业基础课，课程理论性、系统性很强，逻辑严谨，学习它不仅可以获得场和波的理论，而且有助于培养正确的思维方法和分析问题的能力。
“电磁场”还是多种学科的交叉点，它不仅是强电、弱电、电磁兼容的理论基础，而且各种现代通信方式以及电视、雷达等各种专门学科，舟山函授专升本都是以电磁波携带信息的方式来实现的。电工技术中的一些共同性的电磁现象和电磁过程，都能应用场的观点进行分析和计算。广泛应用的超小超薄的大规模集成电路更是充满了电磁场的问题。由于“电磁场”是众多学科的理论基础，从而成为相关专业课程建设的一个非常重要的环节。
二、课程教学内容和基本要求
第一专题 矢量分析
1、场的概念
矢性函数、标量场、矢量场、标量场的等值面、矢量场的等值线
2、散度、旋度、梯度
标量场的方向导数、标量场的梯度、矢量场的通量和散度、高斯散度定理
矢量场的环量和旋度、斯托克斯定理
3、亥姆霍兹定理
4、坐标系及其转换关系
5、矢量运算恒等式
研究电磁场的一条主线。
基本要求
重点掌握：库仑定理、电场强度、高斯定理、静电场的旋度、静电场的电位；掌握电介质的极化、电场能量、电场力；了解静电场的边界条件、导体系统的电容。
第二专题 静电场
1、静电场的基本方程
库仑定理 电场强度 高斯定理 静电场的旋度 静电场的电位 电偶极子
电介质的极化 极化介质产生的电位 介质中的场方程 介电常数
2、静电场的边界条件
3、导体系统的电容
电位系数 电容系数和部分电容
4、电场能量
电场能量 能量密度
5、电场力
基本要求
重点掌握：库仑定理、电场强度、高斯定理、静电场的旋度、静电场的电位；掌握：电介质的极化、电场能量、电场力；了解静电场的边界条件、导体系统的电容。
第三专题 恒定电流的电场和磁场
1、恒定电流的电场
电流密度 电荷守恒定律 欧姆定律的微分形式 焦耳定律 恒定电流场的基本方程：恒定电流场的边界条件
2、恒定磁场的基本方程
磁感应强度、磁通连续性原理、安培环路定律、磁偶极子、磁化强度、磁化电流、磁场强度、磁导率、恒定磁场的基本方程
3、矢量磁位
矢量磁位、库仑规范
4、标量磁位
5、磁场能量
磁场能量、磁场能量密度
6、磁场力
基本要求
重点掌握:电流与电流密度、电流连续性方程、电场强度、磁感应强度、安培力定律；掌握：磁偶极子、磁化强度、磁化电流、磁场强度、磁导率、恒定 、磁场的基本方程、磁场能量。
第四专题 静态场的解
1、边值问题的分类 唯一性定理
2、镜象法
平面镜象法 球面镜象法 圆柱面镜象法
3、分离变量法
直角坐标系中的分离变量法 圆柱坐标系中的分离变量法 球坐标系中的分离变法
4、有限差分法
基本要求
重点掌握：边值问题的分类、唯一性定理；掌握分离变量法；了解镜象法。
第五专题 时变电磁场
1、法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律、感生电动势、动生电动势
法拉第电磁感应定律的微分形式
2、位移电流
位移电流、全电流定律
3、麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组、麦克斯韦方程组的辅助方程－本构关系、洛仑兹力
4、时变电磁场的边界条件
一般情况下时变电磁场的边界条件、理想介质的边界条件、理想导体的边界条件
5、时变电磁场的能量与能流
坡印廷矢量、坡印廷定理
6、正弦电磁场
正弦电磁场的复数表示法、麦克斯韦方程的复数形式、复坡印廷矢量、复介电常、数 复磁导率、复坡印廷定理
7、波动方程
8、时变电磁场中的位函数。时变电磁场中的位函数、洛仑兹规范、达朗贝尔方程
基本要求
重点掌握：位移电流、时变电磁场、电磁能量守恒定理、麦克斯韦方程组掌握法拉第电磁感应定律、感生电动势、动生电动势；舟山成人本科了解法拉第电磁感应定律的微分形式、时变电磁场的能量与能流；了解时变电磁场的能量与能流、波动方程。
第六专题 平面电磁波
1、无耗媒质中的平面电磁波
无耗媒质中齐次波动方程的均匀平面波解 均匀平面波的传播特性
2、导电媒质中的平面电磁波
导电媒质中平面电磁波的传播特性 趋肤深度 表面电阻
3、波的极化特性
4、相速与群速
5、不良导体，传导电流大大小于位移电流也称为弱损耗媒质。
6、良导体，传导电流大大大于位移电流.
7、趋肤效应和趋肤深度
8、正弦平面波在不同媒质分界平面上反射、折射的一般规律：
1） 这个一般规律来源于电磁场边界条件，是边界条件在正弦平面波情况下的具体表现形式。
2）设分界面为平面，电磁波从媒质1的一面向媒质2的一面 入射。
3)正弦平面电磁波在不同媒质界面上反射、折射的一般规律总结：1）入射波、反射波、折射波三个波矢量与分界面法线共四线共面；正弦平面波在不同媒质分界平面上反射、折射的一般规律
基本要求
重点掌握无耗媒质中的平面电磁波 波的极化特性；掌握导电媒质中的平面电磁波 相速与群速 导电媒质中的平面电磁波；了解趋肤效应和趋肤深度 正弦平面波在不同媒质分界平面上反射、折射的一般规律 。
三、学时分配表
本课程使学生掌握电磁场的有关定理、定律、麦克斯韦方程等的物理意义及数学表达式。使学生熟悉一些重要的电磁场问题的数学模型（如波动方程、拉氏方程等）的建立过程以及分析方法。培养学生正确的思维方法和分析问题的能力，使学生学会用"场"的观点去观察、分析和计算一些简单、典型的场的问题。为后续课程打下坚实的理论基础。一切电现象，都会产生电磁场。因此，在各国的理工科大学中，舟山成人高考《电磁场》都是电气、电力等专业的专业基础课，课程理论性、系统性很强，逻辑严谨，学习它不仅可以获得场和波的理论，而且有助于培养正确的思维方法和分析问题的能力。
“电磁场”还是多种学科的交叉点，它不仅是强电、弱电、电磁兼容的理论基础，而且各种现代通信方式以及电视、雷达等各种专门学科，舟山函授专升本都是以电磁波携带信息的方式来实现的。电工技术中的一些共同性的电磁现象和电磁过程，都能应用场的观点进行分析和计算。广泛应用的超小超薄的大规模集成电路更是充满了电磁场的问题。由于“电磁场”是众多学科的理论基础，从而成为相关专业课程建设的一个非常重要的环节。
二、课程教学内容和基本要求
第一专题 矢量分析
1、场的概念
矢性函数、标量场、矢量场、标量场的等值面、矢量场的等值线
2、散度、旋度、梯度
标量场的方向导数、标量场的梯度、矢量场的通量和散度、高斯散度定理
矢量场的环量和旋度、斯托克斯定理
3、亥姆霍兹定理
4、坐标系及其转换关系
5、矢量运算恒等式
研究电磁场的一条主线。
基本要求
重点掌握：库仑定理、电场强度、高斯定理、静电场的旋度、静电场的电位；掌握电介质的极化、电场能量、电场力；了解静电场的边界条件、导体系统的电容。
第二专题 静电场
1、静电场的基本方程
库仑定理 电场强度 高斯定理 静电场的旋度 静电场的电位 电偶极子
电介质的极化 极化介质产生的电位 介质中的场方程 介电常数
2、静电场的边界条件
3、导体系统的电容
电位系数 电容系数和部分电容
4、电场能量
电场能量 能量密度
5、电场力
基本要求
重点掌握：库仑定理、电场强度、高斯定理、静电场的旋度、静电场的电位；掌握：电介质的极化、电场能量、电场力；了解静电场的边界条件、导体系统的电容。
第三专题 恒定电流的电场和磁场
1、恒定电流的电场
电流密度 电荷守恒定律 欧姆定律的微分形式 焦耳定律 恒定电流场的基本方程：恒定电流场的边界条件
2、恒定磁场的基本方程
磁感应强度、磁通连续性原理、安培环路定律、磁偶极子、磁化强度、磁化电流、磁场强度、磁导率、恒定磁场的基本方程
3、矢量磁位
矢量磁位、库仑规范
4、标量磁位
5、磁场能量
磁场能量、磁场能量密度
6、磁场力
基本要求
重点掌握:电流与电流密度、电流连续性方程、电场强度、磁感应强度、安培力定律；掌握：磁偶极子、磁化强度、磁化电流、磁场强度、磁导率、恒定 、磁场的基本方程、磁场能量。
第四专题 静态场的解
1、边值问题的分类 唯一性定理
2、镜象法
平面镜象法 球面镜象法 圆柱面镜象法
3、分离变量法
直角坐标系中的分离变量法 圆柱坐标系中的分离变量法 球坐标系中的分离变法
4、有限差分法
基本要求
重点掌握：边值问题的分类、唯一性定理；掌握分离变量法；了解镜象法。
第五专题 时变电磁场
1、法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律、感生电动势、动生电动势
法拉第电磁感应定律的微分形式
2、位移电流
位移电流、全电流定律
3、麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组、麦克斯韦方程组的辅助方程－本构关系、洛仑兹力
4、时变电磁场的边界条件
一般情况下时变电磁场的边界条件、理想介质的边界条件、理想导体的边界条件
5、时变电磁场的能量与能流
坡印廷矢量、坡印廷定理
6、正弦电磁场
正弦电磁场的复数表示法、麦克斯韦方程的复数形式、复坡印廷矢量、复介电常、数 复磁导率、复坡印廷定理
7、波动方程
8、时变电磁场中的位函数。时变电磁场中的位函数、洛仑兹规范、达朗贝尔方程
基本要求
重点掌握：位移电流、时变电磁场、电磁能量守恒定理、麦克斯韦方程组掌握法拉第电磁感应定律、感生电动势、动生电动势；舟山成人本科了解法拉第电磁感应定律的微分形式、时变电磁场的能量与能流；了解时变电磁场的能量与能流、波动方程。
第六专题 平面电磁波
1、无耗媒质中的平面电磁波
无耗媒质中齐次波动方程的均匀平面波解 均匀平面波的传播特性
2、导电媒质中的平面电磁波
导电媒质中平面电磁波的传播特性 趋肤深度 表面电阻
3、波的极化特性
4、相速与群速
5、不良导体，传导电流大大小于位移电流也称为弱损耗媒质。
6、良导体，传导电流大大大于位移电流.
7、趋肤效应和趋肤深度
8、正弦平面波在不同媒质分界平面上反射、折射的一般规律：
1） 这个一般规律来源于电磁场边界条件，是边界条件在正弦平面波情况下的具体表现形式。
2）设分界面为平面，电磁波从媒质1的一面向媒质2的一面 入射。
3)正弦平面电磁波在不同媒质界面上反射、折射的一般规律总结：1）入射波、反射波、折射波三个波矢量与分界面法线共四线共面；正弦平面波在不同媒质分界平面上反射、折射的一般规律
基本要求
重点掌握无耗媒质中的平面电磁波 波的极化特性；掌握导电媒质中的平面电磁波 相速与群速 导电媒质中的平面电磁波；了解趋肤效应和趋肤深度 正弦平面波在不同媒质分界平面上反射、折射的一般规律 。
三、学时分配表
|
教学基本内容
|
学时分配
|
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|
自学
|
面授
|
习题/讨论
|
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第一专题 矢量分析
|
20
|
4
|
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|
第二专题 静电场
|
15
|
4
|
|
|
第三专题恒定电流的电场和磁场
|
15
|
4
|
|
|
第四专题 静态场的解
|
20
|
4
|
|
|
第五专题 时变电磁场
|
15
|
2
|
|
|
第六专题 平面电磁波
|
15
|
2
|
|
|
小 计
|
100
|
20
|
|
|
总 计
|
120
|
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四、推荐教材及主要参考书
教材：《电磁场与电磁波》 谢处方、饶克谨 清华大学出版社，2007.
主要参考书：
1、 焦其祥.<<电磁场与电磁波>> . 北京：科学出版社, 2004
2、 王家礼 朱满座 <<电磁场与电磁波>> 西安电子科技大学出版社 2009
2、焦其祥.<<电磁场与电磁波>>习题精解 . 北京：科学出版社, 2004
3、毕德显.<< 电磁场理论>> . 北京：电子工业出版社 . 1985
4、焦其祥 , 王道东 .<< 电磁场理论 >>. 北京：北京邮电学院出版社 1994.
5、柯林 . 侯元庆译 . <<导波场论 >>. 上海：上海科技出版社. 1966
6、孔金瓯 .吴季等译 . <<电磁波理论>> . 北京：电子工业出版社 .2003
7、斯特莱顿. 何国谕译 . <<电磁理论>> . 北京：北京航空学院出版社 .1986
8、郑钧. 赵姚同 , 黎滨洪译 . <<电磁场与波>> . 上海：上海交通大学出版社.1984
9、谢处方 , 饶克谨.<<电磁场与电磁波>>( 第四版 ). 北京：高等教育出版社.2006
教材：《电磁场与电磁波》 谢处方、饶克谨 清华大学出版社，2007.
主要参考书：
1、 焦其祥.<<电磁场与电磁波>> . 北京：科学出版社, 2004
2、 王家礼 朱满座 <<电磁场与电磁波>> 西安电子科技大学出版社 2009
2、焦其祥.<<电磁场与电磁波>>习题精解 . 北京：科学出版社, 2004
3、毕德显.<< 电磁场理论>> . 北京：电子工业出版社 . 1985
4、焦其祥 , 王道东 .<< 电磁场理论 >>. 北京：北京邮电学院出版社 1994.
5、柯林 . 侯元庆译 . <<导波场论 >>. 上海：上海科技出版社. 1966
6、孔金瓯 .吴季等译 . <<电磁波理论>> . 北京：电子工业出版社 .2003
7、斯特莱顿. 何国谕译 . <<电磁理论>> . 北京：北京航空学院出版社 .1986
8、郑钧. 赵姚同 , 黎滨洪译 . <<电磁场与波>> . 上海：上海交通大学出版社.1984
9、谢处方 , 饶克谨.<<电磁场与电磁波>>( 第四版 ). 北京：高等教育出版社.2006
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