《电磁场与电磁波》课程教学大纲

《电磁场与电磁波》课程教学大纲一、课程基本信息课程中文名称电磁场与电磁波课程英文名称ElectromagneticFieldsandWaves课程编号33210308课程模块£思想政治理论课£通识教育课eq\o\ac(□,√)专业基础课£专业课课程性质eq\o\ac(□,√)必修£限选£专业任选£任选总学时48讲授学时48实验（专题辅导）学时总学分3开课单位电子与信息工程学院开课系（室）通信工程系授课对象本科生适用专业通信工程专业二、课程简介和教学目标1．课程简介电磁场与电磁波是电子信息专业的重要的专业基础课，是学生专业知识结构中的重要组成部分。通过本课程的学习，使学生掌握电磁场的有关定理、定律、麦克斯韦方程等的物理意义及数学表达式。使学生熟悉一些重要的电磁场问题的数学模型（如波动方程、拉普拉斯方程、泊松方程等）的建立过程以及分析方法。培养学生正确的思维方法和分析问题的能力，使学生学会用“场”的观点去观察、分析和计算一些简单、典型的场的问题。为后续课程打下坚实的理论基础。本课程对培养学生严谨的科学学风、科学的方法以及抽象思维能力、创新精神等，都将起到十分重要的作用。2.教学目标教学目标1：在大学物理电磁学的基础上，进一步掌握宏观电磁场的基本规律，并结合各专业实际介绍其技术应用的基本知识；教学目标2：通过教学，培养学生用场的观点对电器工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析和判断的能力，了解进行定量分析的基本途径，为进一步学习和应用各种较复杂的电磁场计算方法打下基础；教学目标3：通过电磁场理论的逻辑推理，培养学生正确思维和严谨的科学态度。教学目标4（课程思政）：了解我国无线电通信的发展历程，特别是八十年代之后，我国通信事业的飞速发展，5G,互联网时代，大数据，量子通信，航天航空事业在国际上的领先技术等等，增强学生对我国通信行业发展的自信心，激发学生对专业学习的积极性。3．教学目标与毕业要求指标点的支撑关系教学目标支撑毕业要求对应指标点教学目标1、2、31.1具有电路、电子技术、计算机技术、信号与系统等工程基础知识，用于通信工程领域电子通信及网络系统方案和模型的推理和验证。1.2具有数学、数理、自然科学、工程科学的基础知识，能将其应用于通信工程领域复杂工程问题的建模、计算和推演；2.1掌握通信工程领域复杂工程问题分析的基本方法，应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，能够识别和判断复杂通信工程问题的问题关键环节，并获得有效结论；教学目标48.1树立正确的国家观、民族观、历史观、文化观，践行社会主义核心价值观，理解个人与社会的关系，了解中国国情，具有勤俭、奋斗、创新、奉献的劳动精神。三、理论教学表1理论教学安排序号章节（学时）学习内容（含重点、难点）教学方法、手段支撑教学目标其他1第1章矢量分析（6学时）1．矢量代数运算：矢量表示方法，直角坐标中矢量的运算2．正交坐标系：坐标变量和单位矢量，位置矢量，微分元3．标量场的梯度：场的概念及分类，方向导数，梯度、梯度的计算及常用公式4．矢量场的散度：矢量场的通量，散度及其物理意义、散度的计算及常用公式、散度定理5．矢量场的旋度：环量，旋度及其物理意义、旋度的计算及常用公式、斯托克斯定理6．场源和场的分类采用多媒体，课堂讲授+板书，课堂互动教学目标1、2、3、42第2章电磁场的基本规律（10学时）1.电荷守恒定律：电流密度矢量，电流连续性方程2．真空中静电场的基本规律：高斯定理，静电场的环路定理3．真空中恒定磁场的基本规律：磁通连续性原理，安培环路定理4．媒质的电磁特性：电介质的极化、极化电荷、介质中的高斯定理、电位移矢量；磁介质的磁化、磁化电流、介质中的安培环路定理、磁场强度矢量；欧姆定律的微分形式、功率密度5．麦克斯韦方程组：位移电流，麦克斯韦方程组：全电流定律、电磁感应定律、高斯定理、磁通连续性原理6．电磁场的边界条件：电场强度矢量、磁场强度矢量、电位移矢量和磁感应强度矢量满足的边界条件采用多媒体，课堂讲授+板书，课堂互动教学目标1、2、3、43第3章静态电磁场及其边值问题的解（8学时）1.静电场分析：静电场的基本方程和边界条件，电位函数及其微分方程，电位的表达式，电场能量和能量密度2．导电媒质中恒定电场分析：恒定电场的基本方程和边界条件，恒定电场与静电场的比拟，漏电导3．恒定磁场分析：恒定磁场的基本方程和边界条件，矢量磁位及其边界条件，库仑规范，矢量磁位的微分方程，磁场能量及能量密度4．唯一性定理：边值问题的类型，唯一性定理5．镜像法：镜像法的基本原理，接地导体平面的镜像，导体球面的镜像采用多媒体，课堂讲授+板书，课堂互动教学目标1、2、3、44第4章时变电磁场（4学时）1．波动方程：电磁波动方程2．电磁场的位函数：位函数的定义，位函数的规范条件3．电磁能量守恒定律：电磁能量及守恒关系，坡印廷定理，坡印廷矢量4.惟一性定理5．时谐电磁场：时谐电磁场的复数表示，复数形式的麦克斯韦方程组，复电容率和复磁导率，赫姆霍兹方程，位函数的复数形式，平均能量密度和平均能流密度矢量采用多媒体，课堂讲授+板书，课堂互动教学目标1、2、3、45第5章均匀平面波在无界空间中的传播（8学时）1．理想介质中的均匀平面波：均匀平面波的概念，理想介质中的函数和传播特性，沿任意方向传播的均匀平面波2．电磁波的极化：极化的概念，线极化波，圆极化波，椭圆极化波，极化波的分解与合成，极化波的应用3．均匀平面波在导电媒质中的传播：均匀平面波在导电媒质中的传播特性，良导体中的均匀平面波4．色散与群速5．均匀平面波在等离子体中的传播采用多媒体，课堂讲授+板书，课堂互动教学目标1、2、3、46第6章均匀平面波的反射和折射（8学时）1．均匀平面波对分界平面的垂直入射：对导电媒质的垂直入射，对理想导体平面的垂直入射，对理想介质分界面的垂直入射2．均匀两面波对多层介质分界平面的垂直入射：多层媒质的场量关系和等效波阻抗，四分之一波长匹配层，半波长介质窗3．均匀平面波对理想介质分界平面的斜入射：反射定律和折射定律，反射系数和折射系数，全反射和全透射4．均匀平面波对理想导体平面的斜入射：垂直极化波对理想导体表面的斜入射，平行极化波对理想导体表面的斜入射采用多媒体，课堂讲授+板书，课堂互动教学目标1、2、3、47第7章导行电磁波（2学时）导行电磁波概论：TEM波、TE波和TM波采用多媒体，课堂讲授+板书，课堂互动教学目标1、2、3、48第8章电磁辐射（2学时）滞后位，电偶极子的辐射，电与磁的对偶性采用多媒体，课堂讲授+板书，课堂互动教学目标1、2、3、4四、实验教学（本课程无实验）五、考核与成绩评定方法表2课程考核及评价细则成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细则支撑教学目标平时成绩作业、考勤、课堂纪律40作业的解题过程、解题结果等；是否缺课、迟到和早退；上课过程是否有精神不集中、讲话等教学目标1、2、3期末考试成绩期末考试60闭卷笔试，评分标准教学目标1、2、3六、建议教