电磁场和电磁波教学大纲

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1、电磁场与电磁波ElectromagneticFieldandElectromagneticWave适用范围：2016本科人才培养方案课程编号：0911607070学分：2.5学分学时：40学时先修课程：大学物理、高等数学适用专业：光电信息科学与工程建议教材：《电磁场与电磁波》（第四版），谢处方编著，高等教育出版社，2014年开课单位：电子与电气工程学院一、课程的性质与任务课程性质：本课程是光电信息科学与工程专业学生的专业方向任选课，具有很强的综合性。课程任务：该课程是光电信息科学与工程专业人才培养方案中

2、处于基础地位，主要为后续学习光电类课程打下坚实的理论基础。该课程对应人才培养方案中毕业耍求的第1、2、3、5、9条，为第1、2、3、5条培养目标服务。课程的知识点主要包括矢量分析与场论、电磁场基本规律、麦克斯韦方程组、静态场边值问题的解法、时变电磁场、均匀平面波在无界空间中的传播、均匀平面波的反射与透射、导行电磁波、电磁辐射。上述知识点为后续的物理光学、光电检测技术与应用、激光原理与技术等课程打下良好的基础。通过本课程的学习使学生掌握麦克斯韦方程和边界条件；完整地理解和掌握宏观电磁场的基本性质和基本规律

3、；理解和掌握平面波的传播、反射和透射;理解和掌握导行电磁波的传播特性；掌握电基本振子的辐射，了解天线的电参数及儿种常见天线的结构和工作原理。提高学生的逻辑推理能力、分析计算能力、总结归纳能力及自学新知识的能力，同时为学习后续课程打下必要的基础。二、课程的基本内容及要求（-）矢量分析与场论1.课程教学内容（1）矢量代数和三种常用的正交坐标系；（2）标量场的梯度；（3）矢量场的通量与散度；（4）矢量场的环流与旋度；（5）无旋场与无散场；（6）拉普拉斯运算与格林函数；（7）亥姆霍兹定理。1.课程重点、难点重点

4、：场的概念、标量场的方向导数和梯度。难点：矢量场的通暈和散度，矢量场的环量和旋度；亥姆霍兹定理。2.课程教学要求（1）理解标量场与矢虽场的概念，了解标量场的等值面和矢量场的矢塑线的概念；（2）理解矢量场的散度和旋度、标量场的梯度；（3）理解赫姆霍兹定理的重要意义；（4）掌握直角坐标系、圆柱坐标系和球坐标系这三种常用的坐标系；（5）掌握散度、旋度和梯度的计算公式和方法；（6）掌握散度定理和斯托克斯定理。3.教学策略及教学方法（1）上课过程中引领学生通过物理模型的建立，引入标量场与矢量场的概念，培养学生的学

5、习兴趣和热情；（2）通过例题讲解的方式，使学生掌握散度、梯度和梯度的计算公式和方法，并引导学生自己总结归纳各种分析方法。（二）电磁场基本规律1.课程教学内容（1）电荷守恒定律；（2）真空川静电场的基本规律；（3）真空中恒定磁场的基木规律；（4）媒质的电磁特性；（5）电磁感应定律和位移电流；（6）麦克斯韦方程组；（7）电磁场的边界条件。2.课程重点难点重点：真空屮静电场的基本方程；难点：电解质中的静电场方程静电场的边界条件。3.课程教学要求（1）理解电荷及其分布、电流及其分布以及电流连续性方程；（2）理解

6、电场和磁场的概念；（3）掌握电场强度和磁场强度的积分公式，会计算一些简单源分布产生的场；（4）掌握电场基木方程和静磁场的及基本方程；（5）掌握电磁感应定律及位移电流的概念；（6）掌握麦克斯韦方程组和电磁场的边界条件。1.教学策略及教学方法（1）上课过程中结合生活中的实际，培养学生的学习兴趣和热情；（2）通过电场与磁场的对比学习，使学生深刻理解并掌握电磁场的基木规律。（三）静态场边值问题的解法1.课程教学内容（1）静电场分析；（2）到点媒质屮的恒定电场分析；（3）恒定磁场分析；（4）静态场的边值问题及解的

7、唯一性定理；（5）镜像法；（6）分离变量法。2.课程重点难点重点：镜像法的基本原理；分离变暈法的基本思想和解题步骤。难点：用分离变量法求解直角坐标系屮的一些简单的二维为题。3.课程教学要求（1）理解分离变塑法基本思想；（2）理解一些典型的像电荷分布；（3）常握分离变量法求解直角坐标、圆柱坐标和球坐标中的一些简单问题；（4）常握镜像法求解静电场问题。4.教学策略及教学方法（1）上课过程中采用讲课与课堂练习的方式，让学生深刻裳握分析和解决静态场边值问题的思路与方法；（2）通过布置作业让学生熟悉熟悉分析变量法

8、，并引导学生自己总结归纳其他的分析方法的步骤。（四）时变电磁场1.课程教学内容（1）波动方程；（2）电磁场的位函数；（3）电磁能量守恒定律；（4）唯一性定理；（5）时谐电磁场。1.课程重点难点重点：法拉第电磁感应强度；时变电磁场的位函数。难点：宏观电磁场的麦克斯韦方程组。2.课程教学要求（1）理解动态矢量位的概念以及其满足的微分方程；（2）理解坡印廷定理是电磁场的能量转换与守恒定律；（3）理解平均能量密度、能量密度；（4）常握时谐电磁场的两