《電磁場(chǎng)與電磁波》課程教學(xué)大綱-通信工程

大理學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院通信工程專業(yè)課程教學(xué)大綱大理學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院通信工程專業(yè)課程教學(xué)大綱--PAGE12-《電磁場(chǎng)與電磁波》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程編碼：58083004課程類別：專業(yè)教育必修適用專業(yè):通信工程開課學(xué)期：3-3課程學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí):64學(xué)時(shí);其中理論48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。課程學(xué)分：4先修課程:大學(xué)物理、模擬電子線路、數(shù)字邏輯電路并修課程：課程簡(jiǎn)介二、課程教育目標(biāo)熟悉一些重要的電磁場(chǎng)問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型（如波動(dòng)方程、拉氏方程等）養(yǎng)學(xué)生正確的思維方法和分析問(wèn)題的能力,使學(xué)生學(xué)會(huì)用”場(chǎng)”的觀點(diǎn)去觀察、分析和計(jì)算一些簡(jiǎn)1法、有有界空間中電磁波的求解方法等；理解電磁場(chǎng)的矢勢(shì)＆brvbar；和標(biāo)勢(shì)、規(guī)范變換、規(guī)范不變性、庫(kù)侖規(guī)范、洛侖茲規(guī)范、時(shí)諧平面電磁波、推遲勢(shì)、電磁輻射、截止頻率和諧振頻率等概2決和研究問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)學(xué)風(fēng)。3的銜接，以及與后繼課程聯(lián)系，注重解決常見基本問(wèn)題和實(shí)際問(wèn)題。在幫助學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的前具有基本的電磁問(wèn)題解題能力，對(duì)天線理論也要有一定的了解。為以后現(xiàn)代通信技術(shù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。三、課程教學(xué)內(nèi)容、要求及學(xué)時(shí)安排第一章矢量分析【教學(xué)內(nèi)容】矢量與矢量場(chǎng)的不變特性；矢量的通量散度;矢量的環(huán)流旋度;6．【教學(xué)要求】1．掌握矢量的各種運(yùn)算；2．掌握散度、旋度、梯度的計(jì)算；3．掌握?qǐng)A柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系的計(jì)算；理解高斯定理和斯托克斯定理的重要性；理解亥姆霍茲定理的意義?！窘虒W(xué)方法】【學(xué)時(shí)】6學(xué)時(shí)第二章電磁場(chǎng)中的基本物理量和基本實(shí)驗(yàn)定律【教學(xué)內(nèi)容】電流與電流密度；電流連續(xù)性方程；電場(chǎng)強(qiáng)度庫(kù)侖定律；安培力定律磁感應(yīng)；電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量積分公式；【教學(xué)要求】掌握電荷分布與電流密度的計(jì)算；理解電流連續(xù)性方程的重要性；理解庫(kù)侖定律和安培力定律的意義?！窘虒W(xué)方法】【學(xué)時(shí)】3學(xué)時(shí)【教學(xué)內(nèi)容】靜電場(chǎng)分析的基本變量；真空中靜電場(chǎng)的基本方程；電位函數(shù)；唯一性定理；電極化及極化強(qiáng)度；介質(zhì)中的高斯定律及邊界條件；【教學(xué)要求】掌握電位函數(shù)的計(jì)算；掌握極化強(qiáng)度的計(jì)算；掌握電場(chǎng)能量與靜電力的計(jì)算；掌握恒定電場(chǎng)的基本方程；理解高斯定律的重要性；【教學(xué)方法】【學(xué)時(shí)】8學(xué)時(shí)

第三章靜電場(chǎng)分析【教學(xué)內(nèi)容】球坐標(biāo)中的分離變量法；鏡像法。

第四章靜態(tài)場(chǎng)邊值問(wèn)題的解法【教學(xué)要求】掌握各種分界面的鏡像法；【教學(xué)方法】【學(xué)時(shí)】6學(xué)時(shí)【教學(xué)內(nèi)容】真空中磁場(chǎng)的基本方程；矢量磁位；物質(zhì)的磁化現(xiàn)象與磁化強(qiáng)度；磁場(chǎng)的邊界條件；標(biāo)量磁位；自電感與互電感；磁場(chǎng)力。【教學(xué)要求】掌握磁化強(qiáng)度的計(jì)算；掌握自電感與互電感的計(jì)算；理解安培環(huán)路定律的重要性?！窘虒W(xué)方法】【學(xué)時(shí)】8學(xué)時(shí)

第五章恒定磁場(chǎng)分析【教學(xué)內(nèi)容】法拉第電磁感應(yīng)定律；位移電流；麥克斯韋方程；時(shí)變電磁場(chǎng)的邊界條件；

第六章時(shí)變電磁場(chǎng)動(dòng)態(tài)矢量位和標(biāo)量位?！窘虒W(xué)要求】掌握麥克斯韋方程及其邊界條件；掌握坡印廷矢量的計(jì)算；掌握波動(dòng)方程的推導(dǎo)；掌握動(dòng)態(tài)矢量位和標(biāo)量磁位的計(jì)算；【教學(xué)方法】【學(xué)時(shí)】6學(xué)時(shí)第七章正弦平面電磁波【教學(xué)內(nèi)容】平均坡印廷矢量；理想介質(zhì)中的均勻平面波；波的極化特性；損耗媒質(zhì)中的均勻平面波；對(duì)平面分界面的垂直入射；【教學(xué)要求】掌握理想介質(zhì)中的均勻平面波的計(jì)算；理解波的極化特性；理解對(duì)平面分界面的垂直入射與斜入射的過(guò)程；【教學(xué)方法】【學(xué)時(shí)】6學(xué)時(shí)第八章導(dǎo)形電磁波【教學(xué)內(nèi)容】沿均勻?qū)Рㄑb置傳播的波的一般特性；矩形波導(dǎo)中的TE波；圓柱形波導(dǎo)；波導(dǎo)中的能量傳輸與損耗；傳輸線方程及其解；傳輸線上波的傳輸特性參數(shù)；【教學(xué)要求】掌握沿均勻?qū)Рㄑb置傳輸電磁波的基本特性；掌握矩形波導(dǎo)的計(jì)算；【教學(xué)方法】【學(xué)時(shí)】5學(xué)時(shí)四、考核及成績(jī)?cè)u(píng)定(一）命題原則與思想課程內(nèi)容比例課程內(nèi)容比例矢量分析15%電磁場(chǎng)中的基本物理量和基本實(shí)驗(yàn)定律10％靜電場(chǎng)分析20%靜態(tài)場(chǎng)邊值問(wèn)題的解法恒定磁場(chǎng)分析時(shí)變電磁場(chǎng)正弦平面電磁波10％15％10％10％導(dǎo)形電磁波10%（三）考核要求《電磁場(chǎng)與電磁波》課程考試旨在考察學(xué)生對(duì)電磁場(chǎng)與電磁波基本知識(shí)及軟件編程的掌握及熟練運(yùn)用能力。（四）考核類型考試方法：考試:100分考試時(shí)間：100分鐘（五）試題類型.（六）試卷結(jié)構(gòu):客觀題占50％；主觀題占40%，發(fā)揮占10％。（七)成績(jī)?cè)u(píng)定:考試成績(jī):平時(shí)成績(jī)30％+期末考試成績(jī)70％五、其它說(shuō)明教學(xué)內(nèi)容根據(jù)社會(huì)需求等將實(shí)時(shí)更新.當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容與時(shí)數(shù)分配見下表。教學(xué)內(nèi)容與時(shí)數(shù)分配表章次理論內(nèi)容理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)總學(xué)時(shí)一矢量分析66電磁場(chǎng)中的基本物理量二和基本實(shí)驗(yàn)定律33三靜電場(chǎng)分析88四靜態(tài)場(chǎng)邊值問(wèn)題的解法6等量同號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)39五恒定磁場(chǎng)分析8等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電勢(shì)分布311直線電荷與共面圓弧電荷之間的六時(shí)變電磁場(chǎng)6相互作用力分析39七正弦平面電磁波6理想介質(zhì)中均勻平面電磁波的傳播39八導(dǎo)行電磁波5使用m語(yǔ)言對(duì)電磁場(chǎng)的仿真49合計(jì)481664六、參考資料,2008,2009楊儒貴。電磁場(chǎng)與電磁波（2,2009Cheng，DK2,2007王家禮。電磁場(chǎng)與電磁波（第三版2010馮恩信.電磁場(chǎng)與電磁波（3[10］焦其祥。電磁場(chǎng)與電磁波（[11］楊儒貴。電磁場(chǎng)與電磁波（2課程負(fù)責(zé)人：張梅教研室負(fù)責(zé)人：楊潤(rùn)標(biāo)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)：左國(guó)超《電磁場(chǎng)與電磁波》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、課程基本信息課程編碼：58083004適用專業(yè)：通信工程開課學(xué)期：3—3課程類型:非獨(dú)立設(shè)課課程學(xué)時(shí)：非獨(dú)立設(shè)課：總學(xué)時(shí)64學(xué)時(shí)（其中理論課48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課16學(xué)時(shí)):4先修課程:大學(xué)物理、模擬電子線路、數(shù)字邏輯電路并修課程:MATLAB仿真軟件進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)將理論分析與實(shí)際編程仿真相結(jié)合，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，主要實(shí)的相互作用力分析、理想介質(zhì)中均勻平面電磁波的傳播、使用m二、實(shí)驗(yàn)課程的性質(zhì)與任務(wù)本課程屬于專業(yè)教育必修課程，實(shí)驗(yàn)課程的主要目的在于使學(xué)生更加深刻的理解電磁場(chǎng)理論的基本數(shù)學(xué)分析過(guò)程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)將課程中所學(xué)習(xí)到的理論加以應(yīng)用.受目前實(shí)驗(yàn)室設(shè)備條件的限問(wèn)題等能力以及通過(guò)有目的的選擇完成實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固理論基本知識(shí)，建立電磁場(chǎng)與電磁波理論完整的概念。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)一 等量同號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)類別：專業(yè):3MATLAB;;MATLAB數(shù)據(jù)表示、運(yùn)算符和表達(dá)式；5．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或原理建立等量同號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線方程；M.實(shí)驗(yàn)步驟建立等量同號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線方程；M;動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)二點(diǎn)電荷位于和制圖形。Matlab實(shí)驗(yàn)材料：無(wú)實(shí)驗(yàn)安全和注意事項(xiàng)：注意用電安全和代碼編寫語(yǔ)法實(shí)驗(yàn)二 等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電勢(shì)分布實(shí)驗(yàn)類別：專業(yè):3實(shí)驗(yàn)的目的和要求：掌握等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電勢(shì)分布；掌握二維網(wǎng)格和三維曲面繪圖的語(yǔ)句；5．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或原理建立等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電勢(shì)方程；MATLAB6．實(shí)驗(yàn)步驟建立等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電勢(shì)方程；MATLAB,和(3,0)并畫出繪制圖形。Matlab實(shí)驗(yàn)三 直線電荷與共面圓弧電荷之間的相互作用力分1．實(shí)驗(yàn)類別：專業(yè)學(xué)時(shí)：3實(shí)驗(yàn)的目的和要求：MATLAB;;理解矢量積分法在靜電場(chǎng)分析中的應(yīng)用；5．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或原理,電場(chǎng)力與距離之間的變化規(guī)律示意圖；6．實(shí)驗(yàn)步驟;詳細(xì)討論圓弧的大小和兩者之間的距離與電場(chǎng)力之間的關(guān)系；取圓弧的角度為參數(shù)，顯示力與兩者之間距離的曲線族；.7．Matlab仿真軟件8．實(shí)驗(yàn)材料：無(wú)9．實(shí)驗(yàn)安全和注意事項(xiàng)：注意用電安全和代碼編寫語(yǔ)法實(shí)驗(yàn)四 理想介質(zhì)中均勻平面電磁波的傳播實(shí)驗(yàn)類別：專業(yè)實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證學(xué)時(shí)：3;掌握理想介質(zhì)中均勻平面波的性質(zhì)；理解理想介質(zhì)中電場(chǎng)、磁場(chǎng)、坡印亭矢量之間的關(guān)系；5．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或原理;繪制理想介質(zhì)中電場(chǎng)、磁場(chǎng)、坡印亭矢量之間的關(guān)系示意圖；動(dòng)畫顯示平面電磁波的傳播過(guò)程；6．實(shí)驗(yàn)步驟理論上推導(dǎo)理想介質(zhì)中的波動(dòng)方程；假設(shè)電場(chǎng)極化方向?yàn)閥軸方向，繪制理想介質(zhì)中電場(chǎng)示意圖。假設(shè)波的傳播方向沿x,繪制電場(chǎng)、磁場(chǎng)、坡印亭矢量之間的關(guān)系示意圖。.7．Matlab仿真軟件8．實(shí)驗(yàn)材料：無(wú)9．實(shí)驗(yàn)安全和注意事項(xiàng)：注意用電安全和代碼編寫語(yǔ)法實(shí)驗(yàn)五使用m語(yǔ)言對(duì)電磁場(chǎng)的仿真實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證學(xué)時(shí)：4實(shí)驗(yàn)的目的和要求：掌握環(huán)形載流回路周圍空間的磁場(chǎng)分布情況；m文件調(diào)試方法；掌握利用m5．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或原理建立環(huán)形載流回路周圍空間的磁場(chǎng)分布情況；MATLAB對(duì)半徑為a6．實(shí)驗(yàn)步驟建立環(huán)形載流回路周圍空間的磁場(chǎng)分布情況；MATLAB對(duì)半徑為a的環(huán)形載流回路周圍空間的磁場(chǎng)分布進(jìn)行仿真分析。設(shè)計(jì)編寫程序，如果B,7．Matlab實(shí)驗(yàn)材料：無(wú)四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告基本要求按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的格式簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)原理；詳細(xì)寫明每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體步驟如何實(shí)現(xiàn)，在具體實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題以及如何解決；在實(shí)驗(yàn)報(bào)告最后，總結(jié)出本次實(shí)驗(yàn)心得。五、教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)（2,2010實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)：自編教材。六、其它說(shuō)明實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)社會(huì)需求等將實(shí)時(shí)更新.七、參考資料[1］鄒澎,周曉萍。電磁場(chǎng)與電磁波。北京:清華大學(xué)出版社，2008［2]鄒澎，周曉萍。電磁場(chǎng)與電磁波教學(xué)指導(dǎo)——習(xí)題解答與實(shí)驗(yàn)。北京:清華大學(xué)出版社,2009