“电磁场与电磁波”课程教学大纲教研室主任：张树东执笔人：李洪珍一、课程基本信息开课单位：物理工程学院课程名称：《电磁场与电磁波》课程编号：072210英文名称：ElectromagneticFieldTheory课程类型：专业基础课总学时：62，理论学时：54，实验学时：8学分：3开设专业：通信工程，电子信息工程，物联网工程。先修课程：《高等数学》，《大学物理》（电磁学部分），《线性代数》，《工程数学》等。二、课程任务目标（一）课程任务（本项编写要求：写明该课程的性质和任务）《电磁场与电磁波》是一门电磁学经典理论课，是通信工程，电子信息工程，物联网工程电子信息科学与工程及相关专业的重要专业基础课。本课程的任务是使学生考虑电磁现象的微观过程，以理论为主，尽可能用数学的方法对过程进行分析：在总结基本实验定律的基础上给出电磁场的基本规律。要求学生通过本门课程的学习，能够系统地掌握电磁场与电磁波的基本概念，基本性质，基本规律以及求解电磁场问题的基本方法。为进一步学习《微波技术》和《电波与天线》等后续课程打下坚实基础。（二）课程目标（本项编写要求：写明学生在知识和能力方面应达到的目标要求）在学完本课程之后，学生能够：1.明确本课程与先行课《电磁学》联系与区别；2.运用量分析的方法，描述电磁场的基本物理概念：3.能够系统地掌握电磁场与电磁波的基本概念，基本性质，基本规律：4.能够掌握求解电磁场问题的基本方法；
“电磁场与电磁波”课程教学大纲 教研室主任：张树东 执笔人：李洪珍 一、课程基本信息 开课单位：物理工程学院 课程名称：《电磁场与电磁波》 课程编号：072210 英文名称：Electromagnetic Field Theory 课程类型：专业基础课 总 学 时：62， 理论学时：54，实验学时：8 学 分：3 开设专业：通信工程，电子信息工程，物联网工程。 先修课程：《高等数学》，《大学物理》（电磁学部分），《线性代数》，《工程数学》等。 二、课程任务目标 （一）课程任务 （本项编写要求：写明该课程的性质和任务） 《电磁场与电磁波》是一门电磁学经典理论课，是通信工程，电子信息工程，物联网工程， 电子信息科学与工程及相关专业的重要专业基础课。本课程的任务是使学生考虑电磁现象的微观过 程，以理论为主，尽可能用数学的方法对过程进行分析；在总结基本实验定律的基础上给出电磁场 的基本规律。要求学生通过本门课程的学习，能够系统地掌握电磁场与电磁波的基本概念，基本性 质，基本规律以及求解电磁场问题的基本方法。为进一步学习《微波技术》和《电波与天线》等后 续课程打下坚实基础。 （二）课程目标 （本项编写要求：写明学生在知识和能力方面应达到的目标要求） 在学完本课程之后，学生能够： 1.明确本课程与先行课《电磁学》联系与区别； 2. 运用矢量分析的方法，描述电磁场的基本物理概念； 3. 能够系统地掌握电磁场与电磁波的基本概念，基本性质，基本规律； 4. 能够掌握求解电磁场问题的基本方法；
5.理解电磁场与电磁波的联系与区别。：6.在总结基本实验定律的基础上给出电磁场的基本规律。三、教学内容和要求（一）理论教学的内容及要求（本项编写要求：以基本内容为主线，对各知识点分按“了解”、“理解"、“掌握”三个层次提出要求，并说明教学重点及难点）第一章矢量分析与场论基础第一节三种常用的坐标系1了解坐标系，正交坐标系及三种常用的坐标系的概念及定义2.理解三种常用的坐标系中的相互关系。3．掌握三种常用的坐标系中的点，线，面，线元矢量，面元失量及体积元的基本公式。本节内容的主要难点是：坐标轴矢量的方向变动与不变。重点是：各坐标系中的基本公式及其相互变换。第二节矢量代数1.了解标量与量的基本概念及其区别2.理解失量的定义。3.掌握失量的基本基本运算法则。本节内容的主要难点重点是：矢量在不同坐标中的变幻变。第三节标量场的梯度1.了解标量场的等值面：2.理解方向导数与梯度的关系。3.掌握梯度的概念与运算。本节内容的主要难点重点是：梯度的概念与运算。第四节矢量场的散度1.理解失量的通量的概念。2．掌握散度的概念与运算。本节内容的主要难点重点是：散度的概念与运算
5. 理解电磁场与电磁波的联系与区别。； 6. 在总结基本实验定律的基础上给出电磁场的基本规律。 三、教学内容和要求 （一）理论教学的内容及要求 （本项编写要求：以基本内容为主线，对各知识点分按“了解”、“理解”、“掌握”三个层次提 出要求，并说明教学重点及难点） 第一章 矢量分析与场论基础 第一节 三种常用的坐标系 1．了解坐标系，正交坐标系及三种常用的坐标系的概念及定义； 2．理解三种常用的坐标系中的相互关系。 3．掌握三种常用的坐标系中的点，线，面，线元矢量，面元矢量及体积元的基本公式。 本节内容的主要难点是：坐标轴矢量的方向变动与不变。重点是：各坐标系中的基本公式 及其相互变换。 第二节 矢量代数 1．了解标量与矢量的基本概念及其区别； 2．理解矢量的定义。 3．掌握矢量的基本基本运算法则。 本节内容的主要难点重点是：矢量在不同坐标中的变幻变。 第三节 标量场的梯度 1．了解标量场的等值面； 2．理解方向导数与梯度的关系。 3．掌握梯度的概念与运算。 本节内容的主要难点重点是：梯度的概念与运算。 第四节 矢量场的散度 1．理解矢量的通量的概念。 2．掌握散度的概念与运算。 本节内容的主要难点重点是：散度的概念与运算
第五节矢量场的旋度1.理解失量的环量的概念。2．掌握旋度的概念与运算。本节内容的主要难点重点是：旋度的概念与运算。第六节亥姆霍兹定理及矢量场的分类1.理解亥姆霍兹定理。2.掌握失量场的分类。本节内容的主要难点重点是：旋度的概念与运算。第二章静电场第一节库仑定律与电场强度1.理解库仑定律。2.掌握电场强度及其求法。本节内容的主要难点是：点电荷的概念，重点是电场强度求法。第二节静电场的无旋性与电位函数1.了解电力线，电位，等势面的概念：2.理解电位的相对性。3.掌握静电场无旋性的求法。本节内容的主要难点重点是：电位的相对性，重点是电场强度求法。第三节静电场中的导体与电介质1.了解导体与电介质的概念2．理解导体与电介质的本质区别。3．掌握静电极化强度定义与求法。本节内容的主要难点重点是：电极化强度，重点是P与E的关系。第四节高斯通量定理1.理解高斯通量定理的含义。2.掌握用高斯通量定理求E，Q，D，P等量的方法。本节内容的主要难点重点是：熟练高斯通量与E，Q，D，P等量的关系。第五节Poisson's方程Laplace's方程1.了解静电场的基本方程。2.理解Poisson's方程，Laplace's方程及其关系。3.掌握球对称情况下理解Poissons方程Laplaces方程的应用
第五节 矢量场的旋度 1．理解矢量的环量的概念。 2．掌握旋度的概念与运算。 本节内容的主要难点重点是：旋度的概念与运算。 第六节 亥姆霍兹定理及矢量场的分类 1．理解亥姆霍兹定理。 2．掌握矢量场的分类。 本节内容的主要难点重点是：旋度的概念与运算。 第二章 静电场 第一节 库仑定律与电场强度 1．理解库仑定律。 2．掌握电场强度及其求法。 本节内容的主要难点是：点电荷的概念，重点是电场强度求法。 第二节 静电场的无旋性与电位函数 1．了解电力线，电位，等势面的概念； 2．理解电位的相对性。 3．掌握静电场无旋性的求法。 本节内容的主要难点重点是：电位的相对性，重点是电场强度求法。 第三节 静电场中的导体与电介质 1．了解导体与电介质的概念； 2．理解导体与电介质的本质区别。 3．掌握静电极化强度定义与求法。 本节内容的主要难点重点是：电极化强度，重点是 P 与 E 的关系。 第四节 高斯通量定理 1．理解高斯通量定理的含义。 2．掌握用高斯通量定理求 E，Q，D，P 等量的方法。 本节内容的主要难点重点是：熟练高斯通量与 E，Q，D，P 等量的关系。 第五节 Poisson's 方程 Laplace's 方程 1．了解静电场的基本方程。 2．理解 Poisson's 方程， Laplace's 方程及其关系。 3．掌握球对称情况下理解 Poisson's 方程 Laplace's 方程的应用
本节内容的主要难点是：求场强与电势，难点问题的数学化。第六节分界面上的边界条件1.了解边界条件的含义；2.理解电位移矢量的概念。3.掌握边界条件的导出及其应用。本节内容的重点是：求E，Q，D，P等量。难点是分界面的发现方向，小闭合曲面的法线及D的方向。第七节导体系统的电容1.了解电容与电容器的概念2.理解部分电容的概念与推倒方法。3．掌握简单系统的部分电容的求法。本节内容的重点是：求部分电容。难点是部分电容的概念的理解。第八节静电场能量与静电力1了解静电场能量，静电力与虚位移的概念：2.理解部分电容的概念与推倒方法。3．掌握静电场能量的求法及几个主要公式的关系。本节内容的重点是：静电场能量的求法。难点是儿个主要公式的含义的理解。第三章恒定电场第一节电流密度：第二节Ohms定律和Joule's定律1.了解电流密度的概念：2.理解Ohm's定律和Joule's定律的含义。3．掌握微分形式的Ohms定律和几分形式的Joule's定律。本节内容的重点和难点是Ohm's定律和Joule's定律证明。第三节恒定电场的基本方程1.了解导电媒质及体电荷密度的概念：2．理解电流连续性方程的含义。3.掌握恒定电场的基本方程及其来历。本节内容的重点和难点是电动势和无旋无散场
本节内容的主要难点是：求场强与电势，难点问题的数学化。 第六节 分界面上的边界条件 1．了解边界条件的含义； 2．理解电位移矢量的概念。 3．掌握边界条件的导出及其应用。 本节内容的重点是：求 E，Q，D，P 等量。 难点是分界面的发现方向，小闭合曲面的法线及 D 的方向。 第七节 导体系统的电容 1．了解电容与电容器的概念； 2．理解部分电容的概念与推倒方法。 3．掌握简单系统的部分电容的求法。 本节内容的重点是：求部分电容。难点是部分电容的概念的理解。 第八节 静电场能量与静电力 1．了解静电场能量，静电力与虚位移的概念； 2．理解部分电容的概念与推倒方法。 3．掌握静电场能量的求法及几个主要公式的关系。 本节内容的重点是：静电场能量的求法。难点是几个主要公式的含义的理解。 第三章 恒定电场 第一节 电流密度； 第二节 Ohm’s 定律 和 Joule’s 定律 1．了解电流密度的概念； 2．理解 Ohm’s 定律 和 Joule’s 定律的含义。 3．掌握微分形式的 Ohm’s 定律 和 几分形式的 Joule’s 定律。 本节内容的重点和难点是 Ohm’s 定律 和 Joule’s 定律证明。 第三节 恒定电场的基本方程 1．了解导电媒质及体电荷密度的概念； 2．理解电流连续性方程的含义。 3．掌握恒定电场的基本方程及其来历。 本节内容的重点和难点是电动势和无旋无散场
第四节分界面上的边界条件1.理解分界面边界条件的推导过程。2.掌握分界面边界条件在规则边界情况下的应用。本节内容的重点是：在规则边界情况下的应用。难点是推导过程。第五节分界面上的边界条件1．理解恒定电场与静电场的异同。2.掌握用恒定电场与静电场两种求同轴电缆E分布的方法。本节内容的重点是：求解过程。难点是将问题数学化。第六节接地电阻1.理解接地的概念。2.掌握安全范围半径的算法。本节内容的重点是：安全范围半径的算法。难点是接地电阻与埋法的关系。第四章恒定磁场第一节恒定磁场的实验定律和磁感应强度1.了解定律和磁感应强度的产生背景；2.理解定律和磁感应强度有关的公式。3.掌握安培力，比莎定律，洛仑兹力的应用。本节内容的重点是：安培力，比莎定律，洛仑兹力的应用。难点是比莎定律推导。第二节磁场的散度和磁通连续性原理1.理解磁场的散度和磁通连续性的含义。2.掌握磁通连续性原理的导出。本节内容的重点和难点是磁通连续性原理的导出。第三节真空中的安培环路定理和恒定磁场的旋度1.理解安培环路定理和恒定磁场的旋度的含义。2．掌握恒定磁场的旋度的导出和安培环路定理的应用。本节内容的重点是：安培环路定理的应用。难点恒定磁场的旋度的导出
第四节 分界面上的边界条件 1．理解分界面边界条件的推导过程。 2．掌握分界面边界条件在规则边界情况下的应用。 本节内容的重点是：在规则边界情况下的应用。难点是推导过程。 第五节 分界面上的边界条件 1．理解恒定电场与静电场的异同。 2．掌握用恒定电场与静电场两种求同轴电缆 E 分布的方法。 本节内容的重点是：求解过程。难点是将问题数学化。 第六节 接地电阻 1．理解接地的概念。 2．掌握安全范围半径的算法。 本节内容的重点是：安全范围半径的算法。难点是接地电阻与埋法的关系。 第四章 恒定磁场 第一节 恒定磁场的实验定律和磁感应强度 1．了解定律和磁感应强度的产生背景； 2．理解定律和磁感应强度有关的公式。 3．掌握安培力，比莎定律，洛仑兹力的应用。 本节内容的重点是：安培力，比莎定律，洛仑兹力的应用。难点是比莎定律推导。 第二节 磁场的散度和磁通连续性原理 1．理解磁场的散度和磁通连续性的含义。 2．掌握磁通连续性原理的导出。 本节内容的重点和难点是磁通连续性原理的导出。 第三节 真空中的安培环路定理和恒定磁场的旋度 1．理解安培环路定理和恒定磁场的旋度的含义。 2．掌握恒定磁场的旋度的导出和安培环路定理的应用。 本节内容的重点是：安培环路定理的应用。难点恒定磁场的旋度的导出