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课程编号：09231190课程名称：电磁场与电磁波/ElectromagneticFields&MagneticWaves学时：46学分：2.5适用专业：电子信息工程开课学期：3开课部门：物理科学与工程技术学院先修课程：普通物理，数学物理方程考核要求：考试及考勤相结合，其中笔试占70%，实验及其它占30%。使用教材及主要参考书：郭辉萍，刘学观著：《电磁场与电磁波》，西安电子科技大学出版社，2003版。谢处方，饶克谨著：《电磁场与电磁波》，高等教育出版社，2002版。王家礼，朱满座，路宏敏著：《电磁场与电磁波》，西安电子科技大学出版社，2003版。一、课程的性质和任务本课程是电子信息与通信专业的一门基础课，主要研究电磁场与电磁波的基本属性，描述方法，运动规律，与物质的相互作用及其应用。电磁场与电磁波是微波、光纤、电磁兼容和天线等专业的理论基础课程。是通信专业一系列专业课的理论基础。二、教学目的与要求1．要求学生通过本门课程的学习，能够系统地掌握电磁场与电磁波的基本概念，基本性质，基本规律以及求解电磁场问题的基本方法.2．通过学习可以达到领会麦克斯韦方程组的物理意义，并能自觉地运用于工程实践之中。三、学时分配章节课程内容学时1矢量分析82静电场分析63恒定电流的磁场64时谐电磁场与电磁波85传输线76波导与谐振腔77电磁波的辐射与接收4合计46四、教学中应注意的问题1．在学本课程前，要先学习《电磁学》、《数学物理方程》相关基础课。学完本课程后，可以为学习《微波技术与天线》打下基础。2．这门课程附录有关矢量分析的内容很重要，一定要先讲，且要划大力气来讲。五、教学内容第一章矢量分析1．基本内容1.1标量场和矢量场1.2矢量与矢量场的不变特性1.3矢量的通量散度1.4矢量的环流旋度1.5标量场的梯度1.6亥姆霍兹定理2．教学基本要求熟练掌握矢量代数、矢量分析运算，了解重要的矢量恒等式，熟悉亥姆霍兹定理及常用坐标系。3．教学重点难点矢量分析、圆柱坐标系和球坐标系麦克斯韦方程组；介质的电磁性质；电磁场边值关系。4．教学建议矢量运算是本门课程的重要基础，一定要打牢，同时要让学生明白这一章的重要性。第二章静电场分析1.基本内容：2.1电场强度与电位函数2.2静电场的基本方程2.3电介质的极化极化强度2.4导体系统的电容2.5静电场的边界条件2.6恒定电场2.教学基本要求：掌握电磁场中的基本物理量和基本实验定律的含义与使用方法。3.教学重点难点：静电场基本方程；泊松方程；唯一性定理；介质中的高斯定律与边界条件4.教学建议：要着重讲清电场强度矢量积分法，以及在柱坐标、球坐标中的使用方法。第三章恒定电流的磁场1.基本内容：3.1恒定磁场的基本方程3.2磁介质的磁化、磁场强度3.3恒定磁场的边界条件3.4自感互感2.教学基本要求：掌握真空中磁场的基本方程，介质磁化的基本规律，电磁感应规律3.教学重点难点：真空中磁场的基本方程；磁介质中磁场的基本方程；磁场的边界条件。自电感互电感。4.教学建议：磁场与电场是高度对称的，因此磁场的教学可以对照电场的教学来进行。第四章时谐电磁场与电磁波1.基本内容：4.1法拉弟电磁感应定律4.2位移电流4.3麦克斯韦方程及边界条件4.4坡印廷定理和坡印廷矢量4.5时谐电磁场4.6平面电磁波4.7电磁波的极化4.8电磁波色散与群速4.9均匀平面电磁波对平面分界面的垂直入射4.10均匀平面电磁波对平面分界面的射入射2.教学基本要求：掌握法拉弟电磁感应定律与位移电流的概念，深入理解麦克斯韦方程组以及电磁场的边界条件，正弦平面电磁波传输性质。3.教学重点难点：法拉弟电磁感应定律；位移电流；麦克斯韦方程；时变电磁场的边界条件，理想介质中的均匀平面波4.教学建议：对麦克斯韦方程的建立、意义、使用、发展等作一个总体评述。第五章传输线1.基本内容：5.1均匀传输线的分析5.2传输线的等效5.3史密斯圆图及应用5.4传输线的等效，损耗和功率容量5.5双导线与同轴线5.6微带传输线5.7传输线的匹配与滤波2.教学基本要求：掌握均匀传输线，史密斯圆图及应用3.教学重点难点：圆图的应用和阻抗匹配，传输线的工作原理，结构特点。4.教学建议：要讲清楚史密斯圆图的原理以及应用第六章波导与谐振腔1.基本内容：6.1矩形波导6.2圆柱形波导6.3波导的激励与耦合6.4谐振腔2.教学基本要求：掌握波导电磁波的规律，以及谐振腔的工作原理。3.教学重点难点：波导传输电磁波的特性；谐振腔的工作原理。4.教学建议：波导与传输线传输电磁波的规律，以及谐振腔的工作原理，是电磁理论的具体应用，因此，对这一章的讲述要注意理论联系实际。第七章电磁波辐射与接收1.基本内容：7.1位函数的波动方程及滞后位7.2基本振子的辐射