《工程电磁场》课程教学大纲

《工程电磁场》教学大纲一、课程基本信息课程名称工程电磁场EngineeringElectromagneticFields课程编码CNE322721030开课院部新能源学院课程团队电路与电机学课程组学分3.0课内学时52讲授40实验12上机0实践0课外学时32适用专业电气工程及其自动化授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、电路分析、大学物理（2-1）课程简介（限选）本课程是电气工程及其自动专业重要的专业基础理论课程之一，重点介绍静电场、恒定电场、恒定磁场和时变电磁场等宏观电磁场的基本概念和方法，培养学生利用场的观点定性分析电磁现象和利用数学方法定量计算有关物理量的能力。利用课程实验，使学生掌握计算机仿真工具，能够对电气工程领域中的电磁场问题进行预测与模拟。通过本课程的学习，为学生后续专业课程的学习、从事科研以及实际工作等都打下良好的理论基础。Thiscourseisoneoftheimportantprofessionalbasictheorycoursesofelectricalengineeringandautomationmajor,focusingonthebasicconceptsandmethodsofmacroscopicelectromagneticfieldssuchaselectrostaticfield,constantelectricfield,constantmagneticfieldandtime-varyingelectromagneticfield,tocultivatestudents'abilitytoqualitativelyanalyzeelectromagneticphenomenabyusingtheviewpointoffieldandquantitativelycalculaterelevantphysicalquantitiesbyusingmathematicalmethods.Usingcourseexperiments,studentscanmastercomputersimulationtoolsandbeabletopredictandsimulateelectromagneticfieldproblemsinthefieldofelectricalengineering.Throughthestudyofthiscourse,itwilllayagoodtheoreticalfoundationforstudents'follow-upprofessionalcourses,scientificresearchandpracticalwork.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：理解并掌握工程电磁场的基本概念和方法，并将其运用到电气工程等实际应用领域进行问题的分析和计算。是1.31.32M2目标2：通过实验掌握Ansys等仿真模拟软件，理解其局限性，并能够针对工程电磁场中的具体问题进行分析。是5.15.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节10第0章绪论电磁场课程概述、矢量分析和场论/////20.10.1电磁场概述及其数学分析工具矢量的运算、坐标系M12讲授2自学资料30.20.2场论标量场的梯度、矢量场的散度和旋度、亥姆霍茨定理M12讲授2作业41第1章静电场电场强度、电位等场量的概念，静电场的边界条件，电轴法、镜像法和电容的概念，电场力和电场能的计算。/////52.42.4导电媒质中恒定电场与静电场的比拟静电比拟法的应用M11讲授1自学资料61.11.1电场强度和电位电场强度和电位的概念及其计算方法M13讲授3自学资料、作业71.21.2高斯定律电介质和极化的概念，电位移矢量和高斯定律的一般形式M12讲授2自学资料8实验1实验1高斯定律高斯定律的应用-电缆的绝缘强度M24实验4虚拟仿真91.31.3静电场基本方程·分界面上的衔接条件静电场的基本方程以及分界面上的衔接条件M12讲授2自学资料、作业101.41.4静电场的边值问题·唯一性定理边值问题和唯一性定理M11讲授1自学资料111.61.6有限差分法有限差分法的思想M11讲授1自学资料121.71.7镜像法与电轴法镜像法思想和计算、电轴法的思想和计算M13讲授3自学资料、作业13实验2实验2电轴法电轴法的应用-分裂导线，输电线路走廊的概念M24实验4虚拟仿真141.81.8电容和部分电容部分电容的概念和计算，静电屏蔽M11讲授1自学资料15实验3实验3部分电容部分电容的应用-绝缘子，均压环的安放位置M24实验4虚拟仿真161.91.9静电能量与力静电场能量、静电力和虚位移法M11讲授1作业172第2章恒定电场电流密度等概念，与静电场的比拟等。/////182.12.1导电媒质中的电流电流密度的概念M10.7讲授0.7作业192.22.2电源电动势与局外场强电动势与局外场强的概念M10.3讲授0.3自学资料202.32.3恒定电场基本方程•分界面上的衔接条件恒定电场基本方程•分界面上的衔接条件M11讲授1作业212.42.4导电媒质中恒定电场与静电场的比拟静电比拟的应用M11讲授1自学资料222.52.5电导与接地电阻电导与接地电阻的概念M11讲授1自学资料233第3章恒定磁场磁感应强度等矢量概念，恒定磁场的边界条件，电轴法和镜像法以及电感的概念和磁场力、磁场能的计算等。/////243.13.1磁感应强度磁感应强度的概念及计算M12讲授2自学资料、作业253.23.2安培环路定律磁化的概念、导磁媒质和磁场强度，一般形式的安培环路定律M11讲授1作业263.33.3恒定磁场的基本方程•分界面的衔接条件恒定磁场的基本方程•分界面的衔接条件M11讲授1自学资料273.43.4磁矢位•恒定磁场的边值问题磁矢位•恒定磁场的边值问题M11.5讲授1.5自学资料283.53.5磁位磁位的概念M11讲授1自学资料293.63.6镜像法恒定磁场的镜像法M11讲授1作业303.73.7电感电感的概念M11讲授1自学资料313.83.8磁场能量与力磁场能量与力M11讲授1作业323.93.9磁路磁路M11讲授1作业334第4章时变电磁场电磁感应定律、电流连续性方程；麦克斯韦方程及其物理意义；坡印亭矢量的含义；动态位与场量间的关系等/////344.14.1电磁感应定律和全电流定律电磁感应定律和全电流定律M11讲授1自学资料、作业354.24.2电磁场基本方程组·分界面上的衔接条件电磁场基本方程组·分界面上的衔接条件M11讲授1自学资料364.34.3动态位及其积分解动态位及其积分解M11讲授1自学资料374.44.4电磁功率流和坡印廷矢量电磁功率流和坡印廷矢量M11讲授1自学资料384.54.5正弦电磁场正弦电磁场M10.5讲授0.5自学资料395第5章准静态场电准静态场与磁准静态场；集肤效应等/////405.15.1电准静态场和磁准静态场电准静态场和磁准静态场的概念M10.5讲授0.5自学资料415.45.4集肤效应集肤效应M10.5讲授0.5自学资料425.55.5涡流及其损耗涡流及其损耗M10.5讲授0.5自学资料435.65.6导体的交流内阻抗导体的交流内阻抗M10.5讲授0.5自学资料四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时成绩1.每周布置2-3次作业，平均每次课布置1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对工程电磁场基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有简答分析题和计算题。25%2实验1.本课程6个学时实验，共三次实验。2.成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3.利用虚拟仿真实验平台或者电场场仿真软件考核学生综合运用工程工具或模拟软件解决问题的能力，并理解其局限性。10%3线上学习或大作业1.本课程要求利用在线网络平台学习进行在线学习，或者采用现代仿真软件进行特定电磁场工况条件下的仿真研究。2.根据在线学习成绩或提交的仿真设计报告的准确性评分。15%4期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对工程电磁场基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空题、选择题、简答题和计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时成绩40%A-按时提交作业，无缺失，不存在抄袭等现象，书写规范，或正确率在90%以上。B-缺失作业次数不超过2次，不存在抄袭等现象，书写工整，或正确率在80%以上。C-缺失次数不超过4次，不存在抄袭等现象，书写基本工整，或正确率在70%以上。D-缺失次数超过4次，或存在抄袭现象，正确率在60%以下。2M2实验50%A-按时提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确。C-数据分析过程存在问题，缺少1次实验报告。D-缺少2次及以上实验报告，或实验方案以及数据不正确3M1期末考试60%（见试卷评分标准）4M2线上学习或大作业50%A-按时完成线上教学的全部学习要求或大作业书写规范，仿真结果正确。B-能够完成线上教学的学习要求，或大作业书写工整，仿真结果基本正确。C-线上学习时长达到规定要求的70%以上，或大作业书写基本工整。D-线上学习时长小于规定要求的60%或没有提交大作业，或者仿真结果错误。评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=[80-100,0-79]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|工程电磁场导论,冯慈璋、马西奎,高等教育出版社,2000.06,ISBN:9787040079883.（*主教材）2图书|工程电磁场（第8版）,(美)威廉·H·海特,西安交通大学出版社,2013.08,IS