工程电磁场 教学大纲

1、工程电磁场课程教学大纲 第 工程电磁场 课程教学大纲课程名称：工程电磁场课程类型：专业技术基础课学 时：48（其中理论教学42学时，实验4学时，考试2学时）适用对象：电气工程类专业本科生先修课程：高等数学、矢量分析与场论、物理电磁学本课程的性质、目的与任务及对先开课程的要求本课程是电气工程类各专业的一门重要的技术基础课，它不仅是许多专业课程的重要基础，而且是许多新兴边缘学科的发展基础和生长点。本课程从电磁场的角度研究电磁物质的基本属性、运动规律及其相互作用，介绍宏观电磁场分布及电磁波传播的基本规律和特性，介绍工程应用中电磁场与电磁波问题的基本分析方法和计算方法，是进一步深入学习和研究解决各种复

2、杂的电磁场与电磁波工程实际问题的基础。电磁场理论是体系完整的经典理论，灵活而抽象。学生学习和掌握此理论，不仅可以积累必要的知识，而且可以培养学生抽象思维的能力，提高将物理概念和数学方法相互结合、解决工程实际问题的能力，使学生树立严谨的科学态度、掌握正确的思维方法、提高基本素质。通过本课程的教学，培养学生用场的观点对电磁场与电磁波现象进行分析和判断的能力，并对一些典型的电磁场问题进行计算。学生应先行学习高等数学、矢量分析与场论、物理电磁学等课程。教学基本要求通过本课程的教学，学生应掌握静态和时变电磁场的基本性质、典型分析方法，正确理解电磁场的基本概念，并能运用这些概念分析和处理一些典型的电磁场边

3、值问题，掌握宏观电磁场的基本规律，对电磁场的整体理论体系有一个比较完整的理解，从而为学习后续课程及继续深造打下扎实的基础。具有以下能力1. 对一般电磁场问题进行计算、分析的能力；2. 对复杂电磁场问题建立数学模型的能力；课程内容、学时分配及基本要求（一）基本要求理解重要物理量：电场强度、电位移、电位、电流密度、磁感应强度、磁场强度、矢量磁位、动态位的定义并进行简单的计算。熟练掌握库仑定律、高斯定理、安培环路定律、法拉第电磁感应定律的内容，并能应用它们计算简单的电磁场问题。深入理解麦克斯韦方程组的物理意义，掌握麦克斯韦方程组在静态场和动态场中的相应方程（积分形式和微分形式），理解它所揭示的电磁场

4、的重要性质与规律。掌握位函数所遵循的泊松方程和拉普拉斯方程，对简单问题能够求解；掌握各种场的边界条件，能建立边值问题的数学模型。掌握应用镜像法解决特定边界场的计算方法。了解数值法（有限差分法）的基本方法。掌握典型电磁场电阻（漏电阻）、电容、电感的计算。理解正弦电磁场的复数表示法，明确动态位的定义，理解坡印亭定理的意义。掌握平面电磁波在理想介质和导电媒质中传播的规律。掌握电准静态场与磁准静态场的概念，理解集肤效应、邻近效应、电磁屏蔽、涡流及其损耗等概念及一般分析。理解和掌握传输线方程的建立及其求解、传输线上波的传输特性参数、传输线的工作状态。（该内容也可在电路课程中讲授）（二）课程内容及学时分配

5、场的数学理论基础知识（4学时）矢量代数、矢量分析与场论，基本定理。静电场分析（16学时）电荷与电荷分布，电场强度，电位，电位梯度。导体和电介质，电偶极子电场，极化强度；高斯通量定理，电位移，介电常数；静电场的有源、无旋性质。分界面上的边界条件，静电场的泊松方程和拉普拉斯方程，边值问题；镜像法；有限差分法；电容、电阻及其计算，电场能量和能量密度，电场力。恒定电场分析（4学时）电流密度，恒定电流的连续性，欧姆定律的微分形式，焦耳定律的微分形式；导电媒质中恒定电场的基本方程，分界面上的边界条件；静电比拟。恒定磁场分析（6学时）安培力定律，磁感应强度及其积分公式；磁偶极子，物质的磁化，磁介质中的基本方

6、程，边界条件；恒定磁场的基本物理量与基本方程；标量磁位，矢量磁位；电感；磁场能量与力。时变电磁场（6学时）电磁感应定律，位移电流，全电流定律，麦克斯韦方程；时变电磁场基本方程与边界条件；坡印廷定理和坡印廷矢量，波动方程，动态位及其方程。平面电磁波的传播（6学时）波动方程；导电媒质中的均匀平面波，损耗媒质中的均匀平面波；电准静态场与磁准静态场，集肤效应、邻近效应、电磁屏蔽、涡流及其损耗。均匀传输线中的导行电磁波（6学时，选学）传输线方程及其解，传输线上波的传输特性参数。实验内容及要求通过演示性实验和实际动手实验达到对理论的验证和拓宽知识面的目的。实验学时为4学时，根据学生情况由下面6个实验中选做

7、。磁悬浮等演示性实验。静电模拟实验。铁磁材料静态磁滞回线测量。螺线管感应磁场的测量。传输线参数测量。电磁波参量的研究。教材及参考书教材： 工程电磁场与电磁波基础，张惠娟，杨文荣，李玲玲，机械工业出版社。参考书：1电磁场基础，马信山等。2工程电磁场导论，冯慈璋等，高等教育出版社。3.电磁场重点难点及典型题精解，马西奎等。4工程电磁场原理，倪光正。5Electromagnetics with Applications, 清华大学出版社影印出版。6电磁场与电磁波（第三版），谢处方等，高等教育出版社。7. 电磁场与电磁波解题指导，余恒清等。8. 工程电磁场基础学习指导系列，雷银照等译（美）。说明修订大纲的指导思想为保证教学的规范性及计划性，本着及时反映相关学科领域的最新成果并随着技术发展及时更新教学内容的原则制定本教学大纲。要求授课教师在保证学生掌握基本理论及基础知识的基础上，加强启发式教学，注重学生创新能力的培养。本课程与先修课和后续课的联系与分工本课程要求先行学完高等数学、矢