电磁场与电磁波课程介绍与教学大纲

1、电磁场与电磁波课程简介课程编号1240534002课程名称电磁场与电磁波课程性质必修学 时64学 分4学时分配授课：58   实验： 上机：6   实践：    实践（周）：考核方式闭卷考试，平时成绩占30% ，期末成绩占70% 。开课学院信息工程学院更新时间适用专业通信工程专业先修课程高等数学，普通物理，电路，数理方程课程内容：电磁场与电磁波是电子信息和通信类专业一门重要的技术基础课，是微波技术和微波通信的入门课。本课程着重阐明电磁场和电磁波的基本概念、基本规律及基本的分析计算方法，从矢量分析、静电场分析和恒定磁场分析开始，以此为基

2、础紧接着分析了时变电磁场，并归纳出电磁学应遵循的普遍规律麦克斯韦方程组；并由麦克斯韦方程组和本构关系，讨论了平面电磁波、导行电磁波、电磁波辐射的规律；其中本课程还归纳了静态场边值问题的解法。由于电磁场与电磁波不仅强调严谨的科学性,同时也注重工程性，因此安排了一定时间的实验。通过这门课程的学习, 将使学生对宏观电磁场与电磁波的基本规律有更深入和完整的理解，建立场和路的统一认识。Brief Introduction  Code1240534002TitleElectromagnetic field and electromagneticCourse natureRequiredSemes

3、ter Hours64Credits4Semester Hour StructureLecture：58  Experiment：6  Computer Lab： Practice：Practice (Week)：AssessmentClosed book examination, usually results accounted for 30%, the final grade accounted for 70%.Offered bySchool of Information EngineeringDateforCommunication EngineeringPrer

4、equisiteAdvanced math, General physics, Circuit, Mathematical and physical equationsCourse Description: Electromagnetic field and electromagnetic waves is a technology course of fundamental importance for the undergraduate students major in electronics and communications which is also the introducti

5、on to microwave technology and microwave communications.Great emphasis is placed on the fundamental concepts and analysis methods on electromagnetic field and electromagnetic waves, and the topics essential to the understanding of electromagnetic field and electromagnetic waves are selected and pres

6、ented. The foundation on which Maxwell equations were built was the analysis of electrostatic field and stationary magnetic field. Maxwell equations provide the foundation for electromagnetism. The course presents a unified macroscopic theory of electromagnetic field and electromagnetic waves in acc

7、ordance with the principle of special relativity from the point of view of the form invariance of Maxwell equations of the constitutive relations. The law of planar electromagnetic waves and electromagnetic radiation are presented in this course. The solution of boundary value problem is selected as

8、 the general conclusion of electrostatic field in this course.电磁场与电磁波课程教学大纲课程编号1240534002课程名称电磁场与电磁波课程性质必修学 时64学 分4学时分配授课：58 实验： 6 上机：   实践：    实践（周）：考核方式闭卷考试，平时成绩占30% ，期末成绩占70% 。开课学院信息工程学院更新时间适用专业通信工程专业先修课程高等数学，普通物理，电路，数理方程一、教学内容第一章 矢量分析（6学时）1.1矢量代数1.2 三种常用的正交坐标系1.3标量场的梯度1.

9、4 矢量场的通量与散度1.5矢量场的环流与旋度1.6标量场的梯度1.7亥姆霍兹定理教学难点: 矢量场的散度与旋度教学重点：标量场的梯度、矢量场的散度第二章 电磁场的基本规律（12学时）2.1电荷守恒定律2.2真空中静电场的基本规律2.3真空中恒定磁场的基本规律2.4电磁感应定律和位移电流2.5麦克斯韦方程2.6电磁场的边界条件教学难点：电荷分布与电流分布，库仑定律与安培力定律，电场强度与磁感应强度。教学重点：库仑定律与安培力定律，电场强度与磁感应强度。第三章 静态电磁场及其边值问题的求解（10学时）3.1静电场分析3.2导电媒质中的恒定电场分析3.3恒定磁场分析3.4静态场的边值问题的解教学难

10、点：唯一性定理，恒定电场与静电场的比较，静电场能量，静电场问题的求解。教学重点：静电场的基本方程，静电场的边界条件，静电场问题的求解。第四章 时变电磁场（12学时）4.1波动方程4.2电磁场的位函数4.3 Helmholtz方程4.4时谐电磁场教学难点: 时谐变电磁场的表示方法、波动方程教学重点: 位移电流、坡印廷矢量的计算第五章 均匀平面波（14学时）5.1理想介质中的均匀平面波5.2电磁波的极化5.3均匀平面波在导电媒质中的传播5.4均匀平面波在不同媒质界面上反射、折射的一般规律教学难点:波的极化、半波损失、全透射和全反射现象、相速度色散教学重点: 无耗媒质和导电媒质中平面电磁波特性、波的

11、极化第七章 导行电磁波（10学时） 6.1导行电磁波概论6.2矩形波导6.3圆柱形波导6.4谐振腔教学难点:波圆柱形波导、同轴线中的导行波特性教学重点: 传输线中导行电磁波的分析方法、矩形波导、圆柱形波导二、教学要求第一章 矢量分析（6学时）教学要求：矢量分析是研究电磁场在空间分布和变化规律的基本数学工具之一，本章着重讨论标量场的梯度、矢量场的散度和旋度的概念及其运算规律。理解标量场与矢量场的概念，了解标量场的等值面和矢量场的矢量线的概念。矢量场的散度和旋度、标量场的梯度是矢量分析中最基本的重要概念，应深刻理解，掌握散度、旋度和梯度的计算公式和方法。散度定理和斯托克斯定理是矢量分析中的两个重要

12、定理，应熟练掌握和应用。理解亥姆霍兹定理的重要意义。第二章 电磁场的基本规律（12学时）教学要求：本章介绍电磁场的基本物理量和实验定律。理解电荷与电荷密度、电流与电流密度的概念，理解并掌握电流连续性方程。理解并掌握库仑定律，它是静电场的基础；牢固建立静电场的基本概念，掌握点电荷系统、连续分布电荷的电场强度表达式。理解并掌握安培力定律，它是恒定磁场的基础；牢固建立恒定磁场的概念，掌握线电流、面电流、体电流的磁感应强度表达式。第三章 静态电磁场及其边值问题的求解（10学时）教学要求：本章主要讨论静电场的基本规律和分析方法。牢固掌握静电场的基本方程，深刻理解静电场的基本性质，熟练运用高斯定律求解静电

13、场问题。理解电位的物理意义，掌握电位与电场强度的关系，掌握电位的微分方程。分离变量法是求解边值问题的一种基本方法，应熟悉其基本原理，掌握分离变量法解题的步骤；镜像法是一种简单而实用的方法，理解镜像法的原理，熟悉一些典型像电荷的分布，并熟练运用镜像法求解静电场问题；有限差分法是数值解法的基础，应理解其基本原理和方法。第四章 时变电磁场（12学时）教学要求：在时变电磁场中，电场和磁场不再彼此独立，它们互相影响、互相制约，互为因果，形成统一的电磁场。麦克斯韦方程组是描述宏观电磁现象的普遍规律，是求解电磁场与波问题的基本方程，必须深刻理解其物理意义，牢固掌握麦克斯韦方程组的积分形式、微分形式。理解并掌

14、握边界条件。深刻理解坡印廷定理的物理意义，深刻理解坡印廷矢量的物理意义并应用它分析计算电磁能量的传输情况。掌握电磁场的波动方程，理解矢量位和标量位的概念以及它们满足的方程。第五章 均匀平面波（14学时）教学要求：掌握时谐平面电磁波在理想介质和导电媒质中的传播规律,理解波阻抗,传播常数,相速,波长的含义。了解时谐平面电磁波垂直入射到两种不同媒质分界面上时的反射和折射规律。理解集肤效应和透入深度的概念。第七章 导行电磁波（10学时） 教学要求：本章应掌握传输线中导行电磁波的分析方法；理解传输线中导行电磁波的传输特性；掌握矩形波导、圆柱形波导、同轴线中的导行波特性。三、课时分配表章次总课时课堂讲授作业实验上机其他备 注166第一次2121023108第二次241212第四次 51412第三次271010第六次总计64586四、教材与主要参考资料教材1 谢处方，饶克谨编，赵家升，袁敬闳修订电磁场与电磁波（第三版）北京：高等教育出版社，2006参考资料1 谢处方，饶克谨编，赵家升