电磁场与波理论课程教学大纲.doc

理论课程教学大纲 一、课程的性质和任务 　　“电磁场与波”是电子信息类专业本科生必修的一门学科基础课程，所涉及的内容是电子信息类学生必备知识结构的重要组成部分。本课程在大学物理（电磁学）的基础上，着重阐述电磁场与电磁波的基本概念、原理、规律和基本分析方法，及其在工程实际中的应用。通过对本课程的学习，使学生进一步认识电磁场与电磁波的物理本质和基本规律、掌握基本的分析方法，培养学生对电磁问题的分析与求解能力，为学习相关的专业课程或深入研究电磁理论打下必要的基础。 二、教学内容和要求 1．课堂理论教学（48学时） ① 矢量分析（6学时） 绪论、矢量场的通量、散度（2），矢量场的环流、旋度（1.5），标量场的梯度（1.5），亥姆霍兹定理（1） ② 电磁场的基本物理量和基本实验定律 （5学时） 电荷、电流、连续性方程（1），库仑定律、电场强度、积分公式（2），安培力定律、磁感应强度、积分公式（2） ③ 静电场分析（11学时） 真空中静电场方程（2），电位及泊松方程（2），唯一性定理、（1）介质极化、介质中的高斯定律（2），边界条件、电场能量（2），恒定电场（2） ④ 静态场边值问题（5学时） 直角坐标中的分量变量法（2），镜像法（3） ⑤ 恒定磁场分析（7学时） 真空中磁场的基本方程（2），矢位（1），磁介质中的场方程、边界条件（2），电感、磁能（2） ⑥ 时变电磁场（5学时） 电磁感应、位移电流（1.5），麦克斯韦方程、边界条件（1.5），坡印廷定理、波动方程定律动态位（2） ⑦ 正弦平面电磁波（9学时） 亥姆霍兹方程、平均坡印廷矢量（1），理想介质中的平面波（2），波的极化、导电媒质中的平面波（3），对分界面的垂直入射（3），斜入射（3） 2．习题课（4学时） ************************************ 3．教学基本要求 ① 理解梯度、散度和旋度的概念，掌握其运算方法与规律。 ② 理解电荷、电流及电流连续性方程的概念，理解电场和磁场的概念，掌握电场强度与磁感应强度的积分公式，会计算一些简单源分布所产生的场。 ③ 掌握静电场的基本方程与基本性质，掌握标量电位及其微分方程，理解静电场的惟一性定理及其重要意义，了解电介质的极化现象及其极化电荷分布，掌握静电场的边界条件，掌握恒定电场的基本方程与边界条件，会计算电容、电阻以及电场能量。 ④ 了解分离变量法解题的基本步骤， 能够用分离变量法求解直角坐标中的一些简单的二维边值问题，掌握镜像法解题的基本原理，会用镜像法求解一些典型问题。 ⑤ 掌握恒定磁场的基本方程与基本性质，了解矢量磁位及其微分方程，理解静电场的惟一性定理及其重要意义，了解磁介质的磁化现象及其磁化电流分布，掌握恒定磁场的边界条件，会计算电感以及电场能量。 ⑥ 掌握电磁感应定律以及位移电流的概念，牢固掌握麦克斯韦方程并理解其深刻含义，掌握电磁场的边界条件，理解坡印廷定理意义和坡印廷矢量的概念，了解电磁波动方程和动态位。 ⑦ 掌握正弦电磁场复数表示方法，掌握平面电磁波在理想介质和导电媒质中的传播规律，理解电磁波的极化概念，掌握平面波在两种不同媒质分界面上的反射与折射规律。 ⑧ 了解导行电磁波的分析方法，掌握电磁波在矩形波导中的传播特性，了解谐振腔的工作原理与特点。 ⑨ 理解滞后位的概念，理解电偶极子的辐射特性，了解电磁对偶原理。 三、教材和参考资料 1. 教材 ① 《电磁场与电磁波》（第四版），谢处方、饶克谨编，赵家升等修订，高等教育出版社，2006年1月。 2. 参考资料 ① 《电磁场与电磁波》，冯林等编著，机械工业出版社，2004年5月。 ② 《电磁场与电磁波》，杨显清等编著，国防工业出版社，2003年7月。 ③ 《电磁场与电磁波（第4版）教学指导书》，赵家升等编著，高等教育出版社，2006年5月。 理论课程内容 “电磁场与电磁波”是高等学校电子信息类及电气信息类专业本科生必修的一门技术基础课。课程所包含的内容是合格的电子、电气信息类专业本科学生应具备的知识结构的重要组成部分。近代科学技术的发展过程表明，电磁场与电磁波基本理论又是一些交叉学科的生长点和新兴边缘学科发展的基础。因此，学好电磁场与电磁波课程不仅为学习专业课程准备了必要的基础知识，而且对完善自身素质、增强适应能力和创造能力长久地发挥作用。 课程内容体系结构： 【1】 矢量分析基础，包括标量场和矢量场概念、矢量场的通量和散度、矢量场的环流和旋度、标量场的梯度以及亥姆霍兹定理。这一部分内容为课程的数学基础内容。 【2】 静态场分析，内容包括电磁场中的基本实验定律、静电场分析和静态场边值问题的解法、恒定电场分析，讨论了两个基本实验定律：库仑定律和安培力定理的矢量表达形式，以及真空中和介质中静电场和恒定磁场的基本性质，同时讨论了静态场边值问题的解