《电磁场与微波技术》课程实施大纲

PAGE—PAGE76—《电磁场与微波技术》课程实施大纲目录TOC\o"1-2"\h\z\u1．教学理念 62．课程介绍 72.1课程的性质 72.2课程在学科专业结构中的地位、作用 72.3课程的历史与文化传统 72.4课程的前沿及发展趋势 72.5课程与经济社会发展的关系 72.6课程内容可能涉及到的伦理与道德问题 72.7学习本课程的必要性 83．教师简介 93.1教师的职称、学历 93.2教育背景 93.3研究兴趣（方向） 94．先修课程 95．课程目标 95.1知识与技能方面 95.2过程与方法方面 95.3情感、态度与价值观方面 96．课程内容 106.1课程的内容概要 106.2教学重点、难点 106.3学时安排 107.课程实施 117.1教学单元一 117.2教学单元二 137.3教学单元三 157.4教学单元四 177.5教学单元五 197.6教学单元六 217.7教学单元七 247.8教学单元八 267.9教学单元九 297.10教学单元十 337.11教学单元十一 357.12教学单元十二 387.13教学单元十三 407.14教学单元十四 427.15教学单元十五 467.16教学单元十六 487.17教学单元十七 507.18教学单元十八 527.19教学单元十九 547.20教学单元二十 577.21教学单元二十一 607.22教学单元二十二 637.23教学单元二十三 677.24教学单元二十四 698．课程要求 728.1学生自学要求 728.2课外阅读要求 728.3课堂讨论要求 728.4课程实践要求 729．课程考核 739.1出勤（迟到、早退等）、作业、报告等的要求 739.2成绩的构成与评分规则说明 739.3考试形式及说明 7310．学术诚信 7410.1考试违规与作弊处理 7410.2杜撰数据、信息处理等 7410.3学术剽窃处理等 7411．课堂规范 7411.1课堂纪律 7411.2课堂礼仪 7412．课程资源 7512.1教材与参考书 7512.2专业学术著作 7512.3专业刊物 7512.4网络课程资源 7513．教学合约 7613.1教师作出师德师风承诺 7613.2阅读课程实施大纲，理解其内容 7613.3同意遵守课程实施大纲中阐述的标准和期望 7614．其他说明 77

1．教学理念关注学生的发展：以学生为主体，关注学生情感、态度与价值观的体现与发展。教学不仅要培养学生学习知识，应用知识的能力，激发学生的主动学习的热情，同时要将学习能力的培养和人才建设的培养相结合，潜移默化地培养学生积极的人生态度，正确的价值观、人生观和科学的世界观，培养学生的自学能力、逻辑思维能力和空间思维能力，发挥学生的主观能动性。采用提问式、讨论式、启发式等教学方法，引导学生主动参与到教学过程中来。对课程内容的理解上，授课教师应对课程的重点、难点讲课思路清晰，化难为简。同时将实际工程中的问题作为对象，有针对性的讲解，尽量采用形象化的多媒体技术进行讲述，使学生较为容易接受。关注教学的有效性：在教学内容取舍上，要讲究教学实效，根据教学目标和教学任务来进行取舍；要理论联系实际，电磁场与微波技术这门课程理论性强，较为抽象，因此，应更多的将实际工程中的实例引入课堂，同时，将电磁学的发展前沿成果及时向学生讲述，这样可以引起学生对课程的学习兴趣。关注教学的策略：为了取得教学实效，从2007年被批准作为四川省精品课程建设以来，课程组不断进行建设，今年又申报了四川省精品资源共享课程，为学生学习电磁场理论和电磁场与电磁波搭建了一个很好的自主学习平台。授课教师制作了生动形象的课件，主要由多媒体加板书的形式授课，并安排有课堂讨论、自学写读书报告、课堂练习等。

2．课程介绍2.1课程的性质电磁场与微波技术是讲述电磁场激励与电磁波、特别是高频电磁波传播规律的课程，不仅是通信工程专业的必修、学位课、考试课，也是电子信息类学科各专业的一门重要专业基础理论课，还是电气工程师的必备知识，是电磁理论的重要组成部分。2.2课程在学科专业结构中的地位、作用电磁场与微波技术课程是学生学习微波技术、光技术、雷达技术、电气技术、电子对抗等技术的基础，为电子与信息工程、通信工程、电气工程与自动化等专业的一门必修课，也是其他电类专业的选修课。2.3课程的历史与文化传统1831年英国的法拉第发现了电磁感应现象，为发电机的发明奠定了理论基础；1833年俄国的楞次发表了他的实验结果，明确给出确定感应电流方向的法则；1865年英国的物理学家麦克斯韦在前人的基础上发表麦克斯韦方程组，预言了电磁波的存在，并大胆提出光是电磁波的看法，奠定了现代电磁学的基础。2.4课程的前沿及发展趋势当前电磁场理论主要应用发展于无线通信与传播、检测与测量、电磁加热和电磁兼容四大领域，在诸如阴极射线示波器、喷墨打印机、分选矿物、磁分离器、回旋加速器、磁流体发电机、全球定位系统等许多方面也取得广泛应用。2.5课程与经济社会发展的关系19世纪30年代，法拉第发明了第一台感应发电机，拉开了电能造福人类社会的序幕，极大的提高了生产力；1901年马可尼成功应用电磁波将讯号从欧洲送到大西洋彼岸的美国，拉开了无线电通信的序幕，彻底改变了人们的通讯交流方式；雷达作为电磁场理论的一个突出应用，在军事上和生活上都有重要意义；在遥感遥测、医疗、检测、能源、环保等生活和工作的方方面面，电磁场理论都广泛的应用，极大的促进了社会经济的发展。2.6课程内容可能涉及到的伦理与道德问题本课程不涉及伦理道德问题。2.7学习本课程的必要性电磁场与微波技术课程的理论研究在科学技术发展过程中起着十分重要的作用。一些重要的发现和发明都是以电磁场理论的研究为基础的，如电报、电话、电动机、发电机等，特别是无线电技术，所有的信息都可以看作是通过电磁场和电磁波传递的。当前，电磁场和电磁波在一些前沿学科，如光纤通信、超导体技术、电子对抗、电磁兼容、生物电磁学、环境电磁学等领域中，仍起着十分重要的作用。

3．教师简介4．先修课程高等数学、大学物理、工程数学、电路理论5．课程目标5.1知识与技能方面通过本课程的学习，使学生进一步熟悉电磁场与电磁波的基本性质和规律；学会应用场的观点进行初步的分析，对一些较简单的问题能进行计算，掌握电磁波——特别是高频电磁波的传播规律，并为学习微波技术与天线、光纤通信、卫星通信等专业课或进行电磁学问题的进一步研究准备必要的基础。5.2过程与方法方面通过课堂+实验室+实习基地+网络学习平台，教师引导，学生自主学习的以学生为主体的学习过程。5.3情感、态度与价值观方面培养学生严谨的学术态度和科学的研究方法。

6．课程内容6.1课程的内容概要课程内容体系结构：主要由电磁场分析和电磁波传播理论两大部分组成。电磁场分析部分主要包括静电场分析、恒定磁场分析和时变电磁场三部分。其中，麦克斯韦方程、波动方程、电磁辐射方程是电磁场理论的核心内容。电磁波传播理论主要包括电磁波在无界空间中的传播规律分析、电磁波在波导中的传播规律分析、电磁波在分界面上的物理过程的分析。

电磁场与电磁波还包括电磁辐射部分内容。为使学生更容易学习本门课程，补充了矢量分析和场论内容的介绍。各章分布如下：第1章矢量分析第2章静电场与恒定电场第3章静电场解法第4章恒定磁场第5章时变电磁场第6章正弦平面电磁波在无界空间中的传播第7章电磁波的反射和折射第8章导行电磁波第9章电磁波辐射6.2教学重点、难点见各教学单元6.3学时安排总学时：72（理论课学时66，实验学时6）

7.课程实施7.1教学单元一绪论（大约2学时）7.1.1教学日期7.1.2教学目标1、使学生全面了解本课程任务、目标，课程的内容和教材体系，课程的特点；2、了解电磁学的发展历史，通信工程的发展历史和电磁波在通信工程中的重要性；3、了解电磁波在其他工程中的重要应用；4、学习电磁场与电磁波应注意的问题（预习、作业、考试要求，参考文献）。7.1.3教学内容（含重点、难点）1、课程的性质和任务2、课程内容和教材体系（重点）3、课程特点：对数学工具要求高、物理概念多4、电磁场的发展历史和电磁波在工程应用5、电磁场理论与电路理论之间的关系6、学习电磁场与电磁波应注意的问题7、参考教材7.1.4教学过程课程的性质和任务——PPT讲述提问：古代人们怎样传递信息的？（烽火台……）人们通过发信的信息传递过程？（写信、装信封、写地址、邮局发信、邮局分信、交通工具送信……）现代通信工程的信息传递方式？（电话、手机、电视、互联网……）从而引出电磁波↓课程内容和教材体系--–PPT讲述课程特点--–PPT讲述电磁场、电磁波与工程应用：--–PPT讲述和互联网演示现代通信系统的基本组成用动漫来演示通信系统的工作过程；演示中、短波发射天线、微波接力天线、卡塞格仑天线图片、MMDS-A型微波天线图片、MMDS-C型微波天线、对数周期天线图片；各种微波通信器件图片；B2隐形轰炸机图片、J-20重型歼击机图片；动漫来演示电磁炮弹穿过装甲的过程↓电磁场理论与电路理论之间的关系--–PPT+板书推导讲述重点搞清楚什么是电路理论（集总假设与电路理论适用的条件）；什么是电路系统和电磁场系统？它们的区别？↓学习“电磁场与电磁波”课程学习应注意的问题--–PPT讲述预习5~10分、作业独立完成，不许抄袭；课后阅读教材，确保理解教学内容，并及时解决不懂的问题；考试要求：做诚实学生，认真做好每一道考题按要求阅读参考文献7.1.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述+互联网演示7.1.6作业安排及课后反思使用图书馆资料和网络查阅：1、目前通信工程中主要有哪几种通信方式2、电磁波在工程的十种主要应用3、认真思考电磁波对现代通信工程的绝对性没有电磁波就没有现代通信工程或人们不会使用电磁波就没有现代通信工程4、尽可能去书店买或去图书馆借阅要求的参考书籍7.1.7课前准备情况及其他相关特殊要求带着“为什么要学习电磁场与电磁波这门课程？”和“怎样才能学好这门课程？”这两个问题来听“绪论”。7.1.8参考资料无

7.2教学单元二矢量分析基础：数学工具1——三种常用的坐标系（大约3学时）7.2.1教学日期7.2.2教学目标1、使学生准确理解场的概念和表示法；2、使学生熟练使用直角坐标系、柱坐标系和球坐标系。7.2.3教学内容（含重点、难点）1、复习场的概念和表示法场的定义、特征、场的分类、场的描述、场函数、场的值或场量。2、直角坐标系的坐标变化范围、位置矢量、矢量表示、微分线元、度量系数、面积元、体积元，单位矢量满足右手螺旋法则；3、柱坐标系的坐标变化范围、位置矢量、矢量表示、微分线元、度量系数、面积元、体积元，单位矢量满足右手螺旋法则；重点：微分线元、度量系数、面积元、体积元，难点：单位矢量随φ变化；4、球坐标系的坐标变化范围、位置矢量、矢量表示、微分线元、度量系数、面积元、体积元，单位矢量满足右手螺旋法则。重点：微分线元、度量系数、面积元、体积元，难点：单位矢量随φ、θ变化。7.2.4教学过程1、复习场的概念和表示法--–PPT+板书推导讲述场的定义、特征、场的分类、场的描述、场函数、场的值或场量↓2、直角坐标系--–PPT+板书推导讲述坐标变化范围、位置矢量、矢量表示、微分线元、度量系数、面积元、体积元，单位矢量满足右手螺旋法则主要用图来讲解此处还需要在黑板上重新画图对矢量线元、矢量面元和体积元进行说明。↓3、柱坐标系--–PPT+板书推导讲述坐标变化范围、位置矢量、矢量表示、微分线元、度量系数、面积元、体积元，单位矢量满足右手螺旋法则；重点：需要在黑板上重新画图对微分线元、度量系数、面积元、体积元进行说明难点：推导单位矢量随φ的变化关系；↓4、球坐标系--–PPT+板书推导讲述坐标变化范围、位置矢量、矢量表示、微分线元、度量系数、面积元、体积元，单位矢量满足右手螺旋法则。重点：需要在黑板上重新画图对微分线元、度量系数、面积元、体积元，难点：强调说明单位矢量随φ、θ的变化关系，推导可作为作业来处理，也可以参阅毕德显《电磁场理论》第1章矢量分析部分。7.2.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.2.6作业安排及课后反思1、作业：习题1.3，习题1.4，习题1.9，习题1.11，习题1.122、推导单位矢量随φ、θ的变化关系，也可以参阅毕德显《电磁场理论》第1章矢量分析相关部分7.2.7课前准备情况及其他相关特殊要求要求学生准备高等数学的相关教材：矢量分析部分和坐标系部分7.2.8参考资料毕德显《电磁场理论》第1章矢量分析部分

7.3教学单元三数学工具2——标量场的梯度和矢量场的散度（大约2学时）7.3.1教学日期7.3.2教学目标1、了解标量场的基本特点，掌握梯度的计算并用梯度来描述标量场的变化；2、了解矢量场的基本特性——发散性和旋涡性；3、了解散度定义，掌握散度的计算方法，用散度来描述矢量场与源的关系。7.3.3教学内容（含重点、难点）1、标量场的梯度等值面或等位面、方向性导数和梯度、梯度的定义和计算。2、矢量场的通量和散度整个这一节内容都是重点；通量的定义和计算，通量与场在一个区域中的场源关系；散度的定义、描述的物理意义、散度计算（难点）、高斯散度定理；特别强调：矢量的散度是一个标量，是空间坐标点的函数；散度代表矢量场的通量源的分布特性。7.3.4教学过程1、标量场的梯度--–PPT+板书推导讲述等值面或等位面（标量场中值相等的点构成的面）、等值面互不相交，完全填充标量场的全部空间；从等值面变化描述引出方向性导数——通过找最大变化方向引出梯度，重点使学生理解：怎样用梯度描述标量场的变化；从直角坐标系中的梯度计算推出其他坐标系中的梯度计算公式。哈密顿算符与梯度计算公式的记忆方法。用两个例题说明以上概念和梯度计算方法↓2、矢量场的通量散度--–PPT+板书推导讲述先引出矢量面元的概念：开面元与闭合面通量的定义和计算，通量与场在一个区域中的场源关系散度的定义、散度描述的物理意义—标量性源密度强调用极限的概念引出散度、用黑板推导直角坐标系中散度的计算公式从直角坐标系中的散度计算退出其他坐标系中的梯度计算公式教会学生的哈密顿算符与散度计算公式的记忆方法用PPT证明高斯散度定理用两个例题说明以上概念和散度计算方法7.3.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.3.6作业安排及课后反思作业：习题1.15/1.17，习题1.16，习题1.19，习题1.22/1.23反思：标量场的梯度和矢量场的散度之间的关系，描述了怎么样的场的特性？7.3.7课前准备情况及其他相关特殊要求要求学生准备高等数学的相关教材：预习20~30分钟，内容：矢量分析部分和坐标系部分7.3.8参考资料毕德显《电磁场理论》第1章矢量分析部分

7.4教学单元四数学工具2——矢量场的旋度亥姆霍兹定理（大约3学时）7.47.41、了解旋度定义，掌握旋度的计算方法，用旋度来描述矢量场的漩涡特性和场与源的关系；2、了解亥姆霍兹定理。7.41、矢量场的环流与旋度整个这一节内容都是重点；矢量场的形态：发散场与漩涡场；环流的定义与其描述的几何意义；旋度定义、旋度的计算方法，用旋度来描述矢量场的漩涡特性和场与源的关系（难点），斯托克斯定理。2、亥姆霍兹定理在有限区域内，矢量场由它的散度、旋度及边界条件惟一地确定。7.41、矢量场的环流与旋度--–PPT+板书推导讲述用实例引出漩涡场涡旋程度、漩涡面、产生漩涡场的源旋涡场无散度，不能用散度加以描述提问：用什么参量来描述漩涡场的涡旋程度、漩涡面、产生漩涡场的源环流的定义、描述的几何意义定义旋度的目的：描述漩涡场漩涡面的取向；描述漩涡场中各点旋转快慢程度旋度的定义，在直角坐标系下旋度的计算公式的推导（在黑板上进行）说明其他坐标中旋度计算公式的来由和使用方法用两个例题说明以上概念和旋度计算方法用PPT证明斯托克斯定理↓2、亥姆霍兹定理重点说明：矢量场由发散场和漩涡场构成；矢量场由区域中的源分布和边界条件唯一确定。7.4板书推导讲述+PPT演示讲述7.4作业：习题1.24/1.25，习题1.26/1.27/1.28，习题1.29，习题1.36反思：矢量场的梯度、散度、旋度将怎样用来描述电磁场的特性？7.4要求学生准备高等数学的相关教材：预习20~30分钟，内容：矢量分析部分和坐标系部分7.4毕德显《电磁场理论》第1章矢量分析部分

7.5教学单元五第2章静电场与恒定电场静电场的场源关系——电荷和电流的分布及表示，真空中静电场的场矢量（大约2学时）7.5.1教学日期7.5.2教学目标1、了解库仑定律和静电场的基本概念；2、理解电流和电流密度的基本概念，理解电流连续性原理；3、理解电场强度的定义，掌握通过已知电荷分布计算电场强度的方法。7.5.31、静电场和恒定电场的定义，电荷和电流的特点；明确静止的电荷激励静电场，恒定电流激励恒定电流场。2、电场的源和矢量场：电荷分布和电荷密度的表示：体电荷、面电荷、线电荷和点电荷；电流分布和电流密度的表示：体电流、面电流和线电流；库仑定理和电场力；难点：电流分布由电荷流动方向和垂直于流动方向上的电荷分布确定；电流与电荷的关系：电流连续性方程3、静电场的电场强度（难点）：电场强度的定义、物理意义和计算（已知电荷分布由矢量叠加原理计算）。7.5.4教学过程1、复习电荷特性，对电荷分布进行分类，推导其密度表述——PPT讲述体电荷分布与电荷体密度面电荷分布与电荷面密度线电荷分布与电荷线密度点电荷及其表示；举例讲解电荷总量、电荷分布和电荷密度三者的关系和相互推导过程。由点电荷的定向流动引出电流。↓2、根据电流的定义，分析电流的分布方式，推导其密度表述——PPT讲述体电流分布与电流体密度面电流分布与电流面密度；举例讲解电流总量、电流分布和电流密度三者的关系和相互推导过程；由电流的定义推导出电流连续性方程。↓3、复习库仑定律、电场强度和矢量叠加定理，在确定电荷分布的条件下求解电场强度——PPT讲述+板书推导+例题讲解（重难点）无限细分电荷分布区域，取微小电荷元作为点电荷计算点电荷激励的电场强度微元利用矢量叠加定理，在源电荷分布区域内对电场强度微元进行积分分析积分区域的对称性，将矢量积分转化为标量积分求解。用PPT上的两个例题，板书推导计算，说明以上计算过程。对例题求解出的电场强度做闭合面上的通量和闭合回路上的环流，引出真空中静电场的基本方程。7.5.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.5.6作业安排及课后反思1、作业：习题2.3/2.7，习题2.112、反思：讨论静电场的本质，静电场的场源关系如何体现？求解静电场的方法有哪些？7.5.7课前准备情况及其他相关特殊要求1、要求学生准备大学物理的相关教材：静电场部分2、要求学生准备电磁场理论课程的实验一：熟悉MATLAB软件，编程仿真实现电偶极子的场结构。7.5.8参考资料毕德显《电磁场理论》第2章静电场部分

7.6教学单元六第2章真空中静电场基本方程和电位方程（大约3学时）7.67.61、理解静电场的环路定理和高斯定律；2、理解电位的定义及其与参考点的关系，了解电位和电场强度之间的关系。7.6.31、真空中静电场的基本方程（重难点）：立体角的定义，常用于分析的几类立体角计算；静电场的高斯定理：发散源与空间分布电荷体密度有关；静电场的环路定理：无旋；静电场的基本方程：形式、意义和运用；难点在于如何运用高斯定律求解具有某种对称性分布的静电场，从场源关系角度理解静电场的方程。2、静电场的电位函数（重难点）：定义和意义：电位和电位差，与电场强度的关系，与源电荷的关系；计算：由参考点做电场强度的线积分、由点电荷电位和叠加原理计算；电偶极子：定义、意义、极矩、远区电位和电场、等位面和电力线方程；3、真空中静电场的电位方程：方程的形式：泊松方程（有源），拉普拉斯方程（无源）；方程的运用：有限区域内的静电场边值问题。重点：从场源关系理解电位方程，注意电位函数也是描述静电场特性的物理量。7.61、复习库仑定律、电场强度和矢量叠加定理，对上节课的例题求解出的电场强度做闭合面上的通量和闭合回路上的环流，引出真空中静电场的基本方程。↓2、真空中静电场的基本方程——PPT讲述和板书推导由例题推导出真空中静电场的基本方程的形式，讨论方程的数学和物理意义：静电场是由空间静止电荷激励的一种发散场（重点）。——PPT讲述引入立体角概念，板书画图讲解，分析立体角的顶点和面元法矢的相对位置对立体角的影响，计算曲面上对面上一点所张的立体角球面对球心所张的立体角闭合面对其内任一点所张的立体角闭合面对其外任一点所张的立体角，从顶点相对闭合面位置不同的立体角角度证明静电场的基本方程。——板书画图推导证明在电荷分布具有某种对称性的区域中利用静电场的高斯定理求解电场强度（重难点）——PPT讲述+板书推导+例题讲解配合PPT显示的例题及图，对已知对称分布的电荷求电场，其解题思路为：分析源电荷分布区域的对称性选择合适的坐标系在不同区域做与坐标面有一定近似的闭合面在闭合面上应用高斯方程，由场源关系计算电场强度。也可反其道而行之，对确定区域的电场强度求散度，反推空间的电荷分布形式。用两个例题说明以上思路和计算过程。↓3、静电场的电位函数——PPT+板书推导讲述（重点）由静电场无旋引出静电场的标量位函数电位和电场强度的关系电位的物理意义和参考点的选择利用叠加原理计算电位以电偶极子为例，由叠加性计算电偶极子的远区电位由电位与电场强度之间的关系，求解电偶极子的远区电场分析电偶极子的场源关系和特性导出静电场的电位方程（泊松方程和拉普拉斯方程）利用电位方程和边界条件求解有限区域内电场强度。用两个例题说明以上概念和计算过程重点是静电场的场源关系——电荷分布、电场强度和电位三者的关系；如何利用高斯定理和拉普拉斯方程求解电场强度。7.6板书推导讲述+PPT演示讲述7.61、作业：习题2.12/2.13，习题2.14/2.15，习题2.19/2.25，习题2.22，习题2.232、反思：讨论静电场的本质，静电场的场源关系如何体现？求解静电场的方法有哪些？7.61、要求学生准备大学物理的相关教材：静电场部分2、要求学生准备电磁场理论课程的实验一：熟悉MATLAB软件，编程仿真实现电偶极子的场结构。7.6毕德显《电磁场理论》第2章静电场部分

7.7教学单元七电介质中的静电场——介质中的高斯定律（大约2学时）7.7.1教学日期7.7.2教学目标1、了解导体的性质和电介质的极化现象；2、理解电位移矢量的定义；3、熟练掌握运用高斯定律求解具有某种对称性分布的静电场的方法。7.7.3教学内容（含重点、难点）1、电介质的极化：电介质极化的概念和极化机理；极化强度的定义、意义和计算；极化电荷（束缚电荷）的定义、意义和计算（与自由电荷的关系）。2、介质中的高斯定律：（重难点）电介质中的高斯定理和电位移矢量；电介质的本构方程：介电常数和相对介电常数，电场强度、极化强度和电位移矢量的关系；重难点是电介质中的场源关系（自由电荷、束缚电荷与、的关系）电介质的特性：线性与非线性介质、均匀与非均匀介质、各向同性和各向异性介质、有损耗和无损耗介质；线性、均匀、各向同性且无耗的电介质称为理想介质；重点是介电常数如何体现电介质特性。3、电介质中的静电场基本方程：方程的形式和意义：微分方程、积分方程、本构方程；方程的运用：电介质中确定电荷分布的电场问题。难点在于如何运用高斯定律求解电介质中具有某种对称性分布的静电场，理解电介质极化对电场的影响。7.7.4教学过程1、电介质极化的概念——PPT+板书推导讲述从电介质的微观构成，分析电介质极化的机理对电介质极化定量分析，引入极化强度由PPT图解说明电介质极化对静电场造成的影响对极化影响定量分析，引入束缚电荷概念（板书计算推导）将电介质极化对介质中带电体的影响，等效为束缚电荷产生的等效电场对带电体的影响，导出电介质中的高斯定律。↓2、电介质中的高斯定律——PPT+板书推导讲述将激励电场的源看做是自由电荷和极化电荷的叠加，修正真空中的静电场方程引入电位移矢量，得到电介质中的高斯定律由电位移矢量的定义，推导出介质的本构方程根据介电常数的不同特性，对电介质分类小结得到电介质中的静电场基本方程。在板书上由电位移矢量简单计算束缚电荷体密度，并推导本构方程的各种变型，讲解、、之间的相互计算关系。用1个例题说明以上概念和计算。重点讲清电介质中的场源关系，即电介质中的源（自由电荷和束缚电荷）和描述源激励的场的特性的函数（电场强度、电位移矢量和电位函数）之间的关系。7.7.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.7.6作业安排及课后反思1、作业：习题2.28，习题2.29，习题2.302、反思：求解介质中静电场的方法有哪些？可以用拉普拉斯方程求解么？应怎样求介质中的电位函数？7.7.7课前准备情况及其他相关特殊要求要求学生准备大学物理的相关教材：静电场部分7.7.8参考资料毕德显《电磁场理论》第2章静电场部分

7.8教学单元八静电场的边界条件和能量、恒定电流场（大约3学时）7.8.1教学日期7.8.2教学目标1、深刻理解静电场的基本方程和边界条件。2、了解电容是存储电能能量的器件；3、理解静电场能量和能量密度的基本概念；4、能计算简单的电容参数；5、能根据场分布计算电场能量密度和电场总能量；6、理解电流连续性原理；7、理解恒定电场的基本方程和边界条件；8、理解恒定电场的场源关系；9、了解恒定电场和静电场的相似性。7.8.3教学内容（含重点、难点）1、介质分界面上的边界条件：（重难点）边界条件的概念：由静电场基本方程推导边界条件；边界条件的数学表达：电位移矢量的边界条件（法向分量的变化）、电场强度的边界条件（切向分量的变化）、分界面上无源时的边界条件、用电位函数表述的边界条件，利用边界条件求解静电场分布。难点在于理解在不同介质分界面上，由于电介质不同导致的极化电荷分布不同，对分界面上电场的影响。2、静电场能量的来源：建立电荷系统过程中外界提供的能量。3、建立电荷系统过程中的功能转化过程：对建立电荷系统所需能量的推导，电荷系统建立后场函数表示的电场总能量，电场能量在空间中的分布和电场能量密度。电荷系统建立后，电场能量是以能量密度的形式存在于电场存在的地方，而与电荷系统建立过程中源的分布无关。4、恒定电流场的基本特征：电流连续性方程、导电媒质中的欧姆定律；5、恒定电流场的基本方程：微分方程和积分方程、意义（重点理解散度和旋度均为零的恒定电流场与其源的联系）；6、恒定电流场的边界条件；7、恒定电流场与静电场的比拟。7.8.4教学过程1、介质分界面上的边界条件——PPT+板书推导讲述边界条件的概念板书配合PPT推导边界条件（高斯方程推导法向分量边界条件，环路方程推导切向分量边界条件）边界条件的不同表示形式（电场强度和电位移矢量表示，电位表示）特殊的分界面条件（分界面上无源，导体和空气的分界面）用1个例题说明以上概念和计算。重点：根据PPT推导边界条件，注意切向分量也是矢量，有多种可能的方向。↓2、简述导体的电容，和电路分析中的电容相比较。↓3、分析静电场能量的来源——PPT+板书推导讲述静电场的能量来源于建立电荷系统过程中外界提供的能量。↓4、如何计算静电场的能量——PPT+板书推导讲述由能量守恒定律可知，在不考虑损耗的时候，外界建立电荷系统所做的功全部转化为电荷系统的电场能量，并以能量密度的形式分布在整个电场存在的区域内。故通过计算建立电荷系统时，外界需要提供的总能量，来得到系统的电场总能量。板书讲解电荷从无到有、电位从无到有的线性增加计算能量的增加在时间上积分得到电场总能量的过程，有静电场对其中带电体的不接触作用特性，导入电场能量密度的概念。↓5、电场的能量密度——PPT+板书推导讲述单位体积的能量，只与电场场量的分布有关。可由电场分布的区域和能量密度的分布计算电场总能量。用一个例题说明以上概念和电场能量密度的计算方法。↓6、恒定电场的场强方程——PPT+板书推导讲述恒定电流场的定义电流和电荷的关系电流连续性方程（恒定电场无散）恒定电场无旋恒定电场的基本方程恒定电流场的场源关系。↓7、恒定电场的电位方程和边界条件——PPT+板书推导讲述电位满足拉普拉斯方程推导边界条件同静电场的场强基本方程（包括本构方程）、无源区域的电位方程、分界面上的边界条件相比拟，引出恒定电场和静电场的比拟。↓8、恒定电场同静电场的比拟——板书推导讲述从源、描述场特性的函数、反映场特性的基本方程、介质特性和本构方程、边值问题、场源关系等方面对二者进行比较。用两个例题说明以上概念和计算方法。7.8.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.8.6作业安排及课后反思1、作业1：习题2.31/2.33，习题2.32，习题2.38/2.392、作业2：自学导体系统的电容部分，完成相关的读书报告。3、反思：自学导体系统自电容和部分电容的概念，如何计算导体系统的电容系数？电容的串并联关系与电路中学习的知识是否一致？恒定电场中的“导电体”和静电场中的“导电体”是相同的吗？7.8.7课前准备情况及其他相关特殊要求要求学生准备大学物理的相关教材：静电场部分7.8.8参考资料毕德显《电磁场理论》第2章静电场部分

7.9教学单元九静电场的解法（大约2学时）.2教学目标1、了解静电场的分布型问题和边值型问题；2、掌握惟一性定理；3、理解静电场的分离变量法、镜像法、有限差分法等求解方法。7.9.3教学内容（含重点、难点）1、静电场问题分为：分布型问题和边值型问题分布型问题：已知全空间的电荷分布，利用电场强度或电位的计算公式直接计算场中各点的电场强度或电位，解法一般有：·根据电荷分布，利用场源积分式，直接求解电场；·直接求解电位，再根据计算电场；·用高斯定理直接求解电场。边值型问题：已知确定区域中的电荷分布和其边界上的电位或电位函数的法向导数分布，求解该区域中电位的分布状况，可分为以下三种类型：第一类边值问题（狄利克莱问题）：给定整个边界上的电位函数，求区域中电位分布；第二类边值问题（诺伊曼问题）：给定整个边界上电位函数的法向导数，求区域中电位分布；第三类边值问题（混合型边值问题）：一部分边界上的电位给定，另一部分边界上的法向导数给定，求区域中电位分布。2、唯一性定理：唯一性定理的表述：满足边界条件的泊松方程或拉普拉斯方程的解必定唯一。即如果给定一个区域中的电荷分布和边界上的全部边界条件，则这个区域中的解是唯一的。格林定理：格林第一、第二恒等式；唯一性定理的证明和意义。3、分离变量法（重难点）：解题步骤：选择适当的坐标系，分离变量，将偏微分方程转换为三个常微分方程进行求解；再根据给定的边界条件确定常微分方程解的形式、分离常数及通解中的待定系数，最终求得给定问题的唯一解。三个坐标系下的分离变量法：直角坐标系、柱坐标系（欧拉方程和贝塞尔方程）和球坐标系（欧拉方程和勒让德方程）。4、镜像法（重难点）：镜像法的基本思想：镜像电荷的等效方法；镜像法的关键是根据边界条件确定镜像电荷的位置及大小；镜像法适用的范围：一些平面、柱面或球面导体边界问题。5、有限差分法：数值计算将所求解区域划分为很多的网格，并建立起各相邻网格节点的电位差分方程，边界节点上的电位作为求解迭代方程组的已知值，未知节点电位在求解迭代方程组前可根据经验赋予一定的初值。有限差分法的精度取决于对求解区域划分的网格数和迭代次数；求解迭代方程组时收敛速度主要取决于所采用的算法。7.9.4教学过程1、静电场问题的分类——PPT讲述复习静电场问题的求解复习静电场的电位方程和边值问题将静电场问题分为分布型和边值型两类。↓分布型问题：已知整个空间的源分布，求全空间的场分布；边值型问题：对有限空间已知源分布和边界上的边界条件，求场的问题。结合第2章的内容，复习静电场分布型问题的求解；思考：边值型问题能用分布型问题的思路求解么？↓2、边值型问题的三类边界条件——PPT讲述边值问题就是存于边界面的电磁问题；结合实际举例加强理解。↓3、唯一性定理——PPT讲述（重难点）唯一性定理的表述格林第一、第二恒等式的介绍唯一性定理的证明唯一性定理的重要意义：提出了静电场边值问题具有定解的充分必要条件。↓4、分离变量法求解静电场问题——PPT+板书推导讲述解题步骤：选择适当的坐标系，分离变量，将偏微分方程转换为三个常微分方程进行求解；再根据给定的边界条件确定常微分方程解的形式、分离常数及通解中的待定系数，最终求得给定问题的唯一解。↓分离变量法的要求：给定的边界与坐标系的坐标面相合或平行，或者至少分段地与坐标面相合或平行。↓三个坐标系下变量的分离（直角坐标系、柱坐标系和球坐标系）和求解。用1个例题说明以上思路和计算。↓5、镜像法——PPT+板书推导讲述镜像法的基本思想镜像法适用的条件镜像电荷位置和大小的确定运用镜像法的限制：镜像电荷不能放在要计算电位的区域内，否则，所得电位就不会满足原来的电位方程；电位函数必须满足原来的边界条件。用1个例题（角型区域电荷的镜像、导体球求外点电荷的镜像、或电介质分界面两边电荷的镜像）说明以上思路和计算。↓6、有限差分法——PPT+板书推导讲述有限差分法的核心思想：将被求解区域中的解微分方程的边值问题用差分方程的迭代求解来代替。↓有限差分法适用的问题：不仅能用于求解静电场的问题，还能求解任意静态场和时变场问题；不仅能处理线性问题，还能处理非线性问题。↓有限差分法的求解过程：将场域分成足够多的正方形网格计算相邻节点上的电位关系得到一个方程数与未知电位的网点数相等的线性差分方程组在已知边界节点电位的条件下，用迭代法求解区域内各节点上的电位。↓有限差分法位的精度：主要由划分的网格数目和迭代的次数决定。↓对于迭代次数的要求：余数都降到大约电位平均值的0.1％；所有余数的代数和与各个余数同数量级；所有余数均匀地混合（关于符号和数值）遍及整个区域。7.9.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.9.6作业安排及课后反思1、作业：无2、反思：唯一性定理的意义和使用环境；求边值型问题的三种方法分别具有的优缺点7.9.7课前准备情况及其他相关特殊要求要求学生准备数理方程及特殊函数的相关教材7.9.8参考资料王元明《数学物理方程与特殊函数》第1章一些典型方程和定解条件的推导、第2章分离变量法

7.10教学单元十第4章恒定磁场、恒定磁场基本方程（大约3学时）7.10.1教学日期7.10.2教学目标1、准确理解恒定磁场的概念；2、掌握安培力定律；3、掌握毕奥-萨伐尔定律4、熟练运用真空中恒定磁场的基本方程.7.10.3教学内容（含重点、难点）1、了解恒定磁场基本概念；2、掌握磁感应强度；重点：毕奥-萨伐尔定律难点：已知电流分布计算磁感应强度；3、掌握恒定磁场的基本方程；重点：恒定磁场的基本方程；难点：方程的灵活应用。7.10.4教学过程首先补充介绍电流元及其计算公式，然后介绍安培力定律及其计算公式，并综合电流元计算式推导得出各种形式的毕奥－萨伐尔定律计算式，最后由毕奥－萨伐尔定律及其推论出发，推导得出恒定磁场的基本方程。1、电流元电流的最小单元→电流元→Idl等表达式↓2、引入磁场的概念和表示法--–PPT+板书推导讲述通电线圈→安培力→安培力定律→毕奥-萨伐尔定律→不同形式的计算式↓3、导出恒定磁场--–PPT+板书推导讲述毕奥-萨伐尔定律→参量不变→磁场恒定→举例进行恒定磁场的计算↓4、推导真空中恒定磁场的基本方程--–PPT+板书推导讲述安培环路定律（重点）：毕奥-萨伐尔定律→无限长直导线磁场→环量→和→掌握安培环路定义的不同形式、意义、运用，并举例进行计算↓磁通连续性原理（难点）：毕奥-萨伐尔定律→散度运算→和→磁通连续→旋涡场→掌握磁通连续性方程的不同形式、意义，回忆第一章有关旋度的两个重要推论，引出下次课的矢量磁位。7.10.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.10.6作业安排及课后反思1、作业：习题4.1，习题4.3/4.4，习题4.5/4.6，习题4.72、推导不同形式的毕奥-萨伐尔定律，也可以参阅毕德显《电磁场理论》第5章恒定电流的磁场相关部分，P235-2547.10.7课前准备情况及其他相关特殊要求要求学生准备高等数学及大学物理的相关教材。7.10.8参考资料毕德显《电磁场理论》第5章恒定电流的磁场部分

7.11教学单元十一矢量磁位和磁偶极子、磁介质中恒定磁场基本方程（大约3学时）7.11.1教学日期7.11.2教学目标1、掌握矢量磁位2、了解矢量磁位的泊松方程和拉普拉斯方程3、理解磁偶极子及其磁偶极矩、矢量磁位及磁感应强度4、掌握磁介质中的安培环路定律5、熟练运用磁介质中恒定磁场的基本方程7.11.3教学内容（含重点、难点）1、掌握矢量磁位的基本概念及计算规则；重点：库伦规范；难点：矢量磁位；2、了解矢量磁位的泊松方程和拉普拉斯方程；重点：矢量磁位的泊松方程；难点：方程的灵活应用；3、理解磁偶极子及其磁偶极矩、矢量磁位及磁感应强度难点：磁偶极子的矢量磁位、磁偶极子的磁感应强度；4、掌握磁介质中的安培环路定律重点：束缚电流、磁化强度矢量、磁场强度、本构方程；难点：束缚电流5、掌握磁介质中恒定磁场基本方程重点：恒定磁场基本方程；难点：磁介质中的安培环路定律7.11.4教学过程首先由毕奥－萨伐尔定律计算磁感应强度的难度入手，介绍降低计算磁感应强度的难度的方法，进而引出矢量磁位，接着推导计算出磁偶极子的磁感应强度，最后介绍磁偶极矩；然后介绍磁介质的磁化现象，在此基础上引出磁化强度矢量，并由此推导得出束缚体电流密度、束缚面电流密度计算式，随后进一步引出磁场强度及磁介质的本构方程，推导出磁介质中的安培环路定律，最后重点讲解磁介质中的恒定磁场的基本方程。1、引入矢量磁位和库仑规范--–PPT+板书推导讲述毕奥-萨伐尔定律计算繁琐→简化引入矢量磁位→→散度无限制→任取→库仑规范→↓2、导出矢量磁位的泊松方程和拉普拉斯方程--–PPT+板书推导讲述将矢量磁位代入基本方程+库仑规范→泊松方程→无源区拉普拉斯方程→如何达到化简计算，降低计算难度→和标量电位相比较↓3、推导磁偶极子的矢量磁位和磁感应强度--–PPT+板书推导讲述磁偶极子→磁偶极矩→磁偶极子的磁感应强度→磁偶极子的磁感应强度难点：磁偶极子的矢量磁位、磁偶极子的磁感应强度↓4、推导磁介质中的安培环路定律磁化现象→磁化强度矢量→束缚面电流密度、束缚体电流密度→安培环路定律→磁场强度→本构方程→磁介质中的安培环路定律，↓举例计算磁化强度、磁场强度、磁化面电流密度和体电流密度↓由本构方程对磁介质的特性进行分类，和电介质进行比较↓线性、均匀、各向同性的介质具有何种特性↓顺磁介质和抗磁介质的概念及其应用范围，本课程一般计算中介质磁导率都近似真空中的磁导率↓5、导出磁介质中恒定磁场基本方程，，↓掌握方程的不同形式、意义和运用方法，举例计算、分析恒定磁场7.11.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.11.6作业安排及课后反思1、作业：习题4.8/4.9，习题4.13/4.14，习题4.162、分析区别磁场强度与磁感应强度，可参阅毕德显《电磁场理论》第5章恒定电流的磁场相关部分，P244-2647.11.7课前准备情况及其他相关特殊要求要求学生准备高等数学及大学物理的相关教材。7.11.8参考资料毕德显《电磁场理论》第5章恒定电流的磁场部分

7.12教学单元十二恒定磁场的边界条件（大约2学时）7.12.1教学日期7.12.2教学目标1、掌握恒定磁场的边界条件2、了解磁力线折射定律7.12.3教学内容（含重点、难点）1、导出恒定磁场的边界条件；重点：和边界条件的计算公式；难点：边界条件与基本方程的关系、适用方程的形式；2、了解磁力线折射定律；重点：磁力线折射定律；难点：分界面电流。7.12.4教学过程首先讲解介质分界面上的边界条件和基本方程的关系，由此推导得出介质分界面上的边界条件及各种情况下的计算式及磁力线折射定律。1、推导恒定磁场的边界条件--–PPT+板书推导讲述基本方程→分界面使之简化→积分方程加入约束条件→边界条件→，→举例计算↓2、推导磁力线折射定律--–PPT+板书推导讲述分界面无自由电流→边界条件→，→磁力线折射定律→磁铁内外磁力线分布7.12.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.12.6作业安排及课后反思1、作业：习题4.17，习题4.182、分析磁铁内外磁力线分布及其原因，可参阅毕德显《电磁场理论》第5章恒定电流的磁场相关部分，P268-2727.12.7课前准备情况及其他相关特殊要求要求学生准备高等数学及大学物理的相关教材。7.12.8参考资料毕德显《电磁场理论》第5章恒定电流的磁场部分

7.13教学单元十三电感和磁场能量（大约3学时）7.13.1教学日期7.13.2教学目标1、熟悉电感的基本概念；2、了解自感、内自感、互感；3、掌握诺伊曼公式；4、了解磁场能量的获取过程；5、掌握磁场的能量和能量密度的计算方法。7.13.3教学内容（含重点、难点）1、电感、自感、互感；重点：电感的定义式；难点：内自感；2、诺伊曼公式；重点：计算自感或互感的诺伊曼公式；难点：内自感的计算方法。3、磁场能量的获取；重点：磁场建立过程的能量转换情况；4、磁场的能量和能量密度的计算公式；重点：计算公式；难点：能量分布区域。7.13.4教学过程介绍电磁感应现象，由此引出线圈电感量这一参量，根据电感量定义推到出自感、互感的计算式、诺伊曼公式，最后介绍内自感及长直导线内自感计算式。1、引入电感及其分类--–PPT+板书推导讲述电磁感应→电感→区分自感互感→强调内自感→举例计算↓2、推导计算电感的诺伊曼公式--–PPT+板书推导讲述电感定义+毕奥-萨伐尔定律→诺伊曼公式→推导内自感→举例计算↓3、磁场能量分布：首先由功能原理引出磁场能量来源于形成电流的电场这一事实，然后推导计算通电线圈的磁场能量，得出计算公式；最后推导得出磁场的能量密度计算公式。↓磁场能量的获取--–PPT+板书推导讲述通电→生磁→耗电获得磁能→建立磁场↓推导计算磁场的能量和能量密度的计算公式--–PPT+板书推导讲述移动电荷做功→形成电流→产生磁场→获得磁能→分布于磁场所处空间→→→↓举例计算空间中的磁场能量和磁场能量分布，与电场能量比较。7.13.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.13.6作业安排及课后反思1、作业1：提交《电感及其计算》的读书报告2、作业2：习题4.19/4.203、分析内自感的成因，可参阅毕德显《电磁场理论》第5章恒定电流的磁场相关部分，P285-290。7.13.7课前准备情况及其他相关特殊要求要求学生准备高等数学及大学物理的相关教材。7.13.8参考资料毕德显《电磁场理论》第5章恒定电流的磁场部分

7.14教学单元十四第5章时变电磁场：电磁感应定律、麦克斯韦方程组（大约3学时）7.14.1教学日期7.14.2教学目标1、了解静电场和恒定磁场的即时性；2、了解静电场和恒定磁场对源的直接关系；3、理解法拉第电磁感应定律的本质—时变磁场激励涡旋电场；4、理解位移电流假说的本质--时变电场激励涡旋磁场；5、了解时变电磁场的根本特性—电磁整体性；6、掌握并理解麦克斯韦方程组各方程描述的物理意义；7、了解麦克斯韦方程组的微分形式、积分形式；8、了解麦克斯韦方程组的非限定性形式、限定性积分形式；9、理解从麦克斯韦方程组预言电磁波的过程和自然性；10、掌握各种形式的麦克斯韦方程组的应用。7.14.3教学内容（含重点、难点）1、静态场的场与源的时间特性–即时性说明静电场与恒定磁场的分离性。2、法拉第电磁感应定律及其数学方程（重点）推导法拉第电磁感应定律的积分形式；推导法拉第电磁感应定律的微分形式；本质：变化的磁场将激励感应电场，感应电场是一种漩涡场；分析变化磁场与感应电场的场源关系—数学方程。3、位移电流假说（重点）时变场情况下安培环路定理的矛盾；应用电流连续性原理解决安培环路定理的矛盾；引入位移电流的概念；比较：源电流、传导电流、位移电流；建立全电流安培环路定理，说明位移电流的重要意义—时变电场将激励漩涡状的磁场。4、引出麦克斯韦方程组，并描述各方程的物理意义（难点）；5、麦克斯韦方程组的微分形式、积分形式；6、麦克斯韦方程组的非限定性形式、限定性积分形式，无源空间中的麦克斯韦方程组；7、从麦克斯韦方程组预言电磁波的过程和自然性（难点），讲述从法拉第电磁感应定律实验—麦克斯韦位移电流假说--麦克斯韦方程组预言电磁波—赫兹用电磁脉冲产生电磁波—莫尔发明电报—贝尔发明电话—英国电器工程师约翰·洛吉·贝尔德发明电视现代通信工程-。。。8、麦克斯韦方程组的应用.7.14.4教学过程1、静电场与恒定磁场的分离性和即时性--–PPT+板书推导讲述用公式说明：，在静态源和恒定电流源的情况下，电场和磁场各自依赖于自己的源，互不相关；场与源具有即时性，即空间中一旦建立静电荷分布，则空间中立即建立起静电场分布；反过来，如果在静电场中我们将静电荷撤走，空间中的静电场也将立刻消失。↓2、法拉第电磁感应定律及其数学方程--–PPT+板书推导讲述通过法拉第电磁感应定律的描述，写出法拉第电磁感应定律的数学方程，即推导法拉第电磁感应定律的积分形式，推导法拉第电磁感应定律的微分形式；↓分析法拉第电磁感应定律的数学方程的本质：本质：变化的磁场将激励感应电场，感应电场是一种漩涡场；分析变化磁场与感应电场的场源关系——数学方程。↓3、位移电流假说--–PPT+板书推导讲述由时变场情况下对平板电容器充电实例，说明安培环路定理的矛盾；应用电流连续性原理解决安培环路定理的矛盾；引入位移电流的概念；比较：源电流、传导电流、位移电流建立全电流安培环路定理：↓说明位移电流的重要意义——时变电场将激励漩涡状的磁场→用海水的位移电流与传导电流比较加深对位移电流理解。4、麦克斯韦方程组的导出：——PPT+板书推导讲述用矢量场的基本特性：矢量场的散度和旋度决定矢量场的性质和电磁场的场源关系引出麦克斯韦方程组；↓解释各方程组的物理意义：——PPT+板书推导讲述——安培环路定律，表明传导电流和变化的电场都能产生磁场；——电磁感应定律，表明变化的磁场能产生电场；——磁通连续性原理，表明磁场是无源场,磁力线总是闭合曲线；——高斯定律，表明电荷以发散的方式产生电场↓5、麦克斯韦方程组的各种形式及适用条件——PPT+板书推导讲述麦克斯韦方程组的微分形式——适用于连续介质；麦克斯韦方程组的积分形式——适用于只有有限个一阶间断点的介质；麦克斯韦方程组的非限定形式-——适用于任意空间；麦克斯韦方程组的限定形式——适用于媒质确定的空间。↓6、无源空间中的麦克斯韦方程组——PPT+板书推导讲述电磁场相互激励——电磁场可以脱离源进行传播，从而预言电磁波的存在；↓7、讲述从麦克斯韦方程组预言电磁波的自然性和电磁波发现、应用的历史；↓8、用一个例题说明麦克斯韦方程组的应用——PPT+板书推导讲述说明麦克斯韦方程组与静态场的关系。7.14.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.14.6作业安排及课后反思1、作业：习题5.3/5.4，习题5.5，习题5.7/5.10，习题5.12/5.13/5.142、课后反思：要充分理解时变磁场激励电场，时变电场激励磁场，电磁场相互激励，由此，在时变情况下，电磁场是一个整体。7.14.7课前准备情况及其他相关特殊要求要求同学们在学习此部分内容前复习：法拉第电磁感应定律及相关实验，安培环路定理。7.14.8参考资料谢处方，《电磁场与电磁波》，高教出版社，P211.

7.15教学单元十五时变电磁场边界条件和波动方程（大约2学时）7.15.1教学日期7.15.2教学目标1、掌握边界条件的应用；2、了解电磁波在空间中以波动方式传播；3、掌握电磁场的波动方程；4、学会用波动方程进行求解。7.15.3教学内容（含重点、难点）1、推导边界条件的各方程说明边界条件与麦克斯韦方程组的关系；特殊情况下的边界条件：导体与空气的边界条件（重点）；2、电磁场的波动方程推导与物理意义解释；（重点）要说明波动方程是二阶微分方程，具有不确定性；（难点）3、用例题说明波动方程的解波函数（重点）4、说明电磁波的一些参数：波的相速度、波长、频率等。7.15.4教学过程1、边界条件——PPT+板书推导讲述说明边界的概念，边界条件——麦克斯韦方程组在边界上的具体表现，推导边界条件的各方程，并说明各方程的物理意义，特殊边界条件——导体与空气的边界条件：，，，。用两个例题说明麦克斯韦方程组和边界条件的使用。2、电磁场的波动方程推导与物理意义解释：——PPT+板书推导讲述由无源空间中的麦克斯韦方程组推导波动方程↓这是三维空间中的波动方程，说明电磁场以波动方式在空间中传播，传播相速度：给出直角坐标系下波动方程的分量方程形式；电磁波的传播问题归结为在给定边界条件和初始条件下求解波动方程↓3、例：已知无源的自由空间中，时变电磁场的电场强度为-–PPT+板书推导讲述、以例题方式讲述；7.15.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.15.6作业安排及课后反思1、作业：习题5.9，习题5.15，习题5.162、反思：怎样从麦克斯韦方程组就可以预言电磁波的存在？要求记忆麦克斯韦方程组，要求记忆导体与空气的边界条件。7.15.7课前准备情况及其他相关特殊要求课前查阅麦克斯韦的生平和对电磁学的伟大贡献；查阅物理学家赫兹的研究工作和伟大贡献。7.15.8参考资料俞集辉，电磁场原理，重庆大学出版社，P145

7.16教学单元十六坡印廷矢量与坡印廷定理、标量位与矢量位（大约3学时）7.16.1教学日期7.16.2教学目标1、掌握电磁波在空间中的能量储存、流动和能量守恒关系；2、理解能量密度、坡印廷矢量等概念；3、理解时变电磁场的矢量位函数和标量位函数及其关系；4、掌握时变电磁场能量辐射的达朗贝尔方程。7.16.3教学内容（含重点、难点）1、电磁波在空间中的传播规律（重点、难点）：能量储存、流动和能量守恒关系，电场能量密度、磁场能量密度、电磁波能流密度矢量--坡印廷矢量，推导坡印廷定理。2、电磁波的动态矢量磁位和标量电位；3、电磁波能量辐射的达朗贝尔方程。7.16.4教学过程1、电磁波在空间中的传播规律–PPT+板书推导讲述电磁波在空间中的传播是一种物质的传播，或说成是一种能量的传播；空间的煤质要储存电磁波能量：电场能、磁场能，电磁波在煤质中传播时电磁波能量还要损耗：焦耳损耗、介质损耗说明电磁波的传播过程是一个电磁能量在传播时伴随能量的储存和能量损耗的过程；用能量守恒定理坡印廷定理来说明电磁波能量的传播、储存和能量损耗的过程。↓2、坡印廷定理的推导：定义——坡印廷矢量；用例题来加深理解。3、由麦克斯韦方程组推导有源的时域辐射方程——达朗贝尔方程7.16.5教学方法板书推导讲述+PPT演示讲述7.16.6作业安排及课后反思作业：习题5.17，习题5.19课后反思：想象电磁波在空间中的传播过程，思考能量流动和储存与损耗关系7.16.7课前准备情况及其他相关特殊要求课前复习介质的电场储能和磁场储能的本质和关系。7.16.8参考资料俞集辉，电磁场原理，重庆大学出版社，P148

7.17教学单元十七正弦平面电磁波在无界空间中的传播、正弦电磁场的复数表示（大约2学时）7.17.1教学日期7.17.2教学目标1、掌握正弦电磁场的复数表示法；2、掌握麦克斯韦方程的复数表示法；3、掌握坡印廷定理的复数表示法；4、掌握波动方程的复数表示形式——亥姆霍兹方程；5、了解复矢量概念、三角函数与复矢量的对应关系。7.17.3教学内容（含重点、难点）1、正弦电磁场的复数表示；2、麦克斯韦方程的复数表示；3、坡印廷定理的复数表示；4、波动方程的复数表示；5、亥姆霍兹方程。7.17.4教学过程首先介绍正弦电磁场的瞬时值与复数表达式，由此引出麦克斯韦方程组的复数表达式，及坡印廷定理的复数表达式和波动方程的复数表达式及其变换后的方程——亥姆霍兹方程，重点介绍亥姆霍兹方程。1、正弦电磁场的复数表示；--–PPT+