《工程電磁場(chǎng)》課程教學(xué)大綱

《工程電磁場(chǎng)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱工程電磁場(chǎng)EngineeringElectromagneticFields課程編碼CNE322721030開課院部新能源學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)電路與電機(jī)學(xué)課程組學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時(shí)52講授40實(shí)驗(yàn)12上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化授課語言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、電路分析、大學(xué)物理（2-1）課程簡(jiǎn)介（限選）本課程是電氣工程及其自動(dòng)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課程之一，重點(diǎn)介紹靜電場(chǎng)、恒定電場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)和時(shí)變電磁場(chǎng)等宏觀電磁場(chǎng)的基本概念和方法，培養(yǎng)學(xué)生利用場(chǎng)的觀點(diǎn)定性分析電磁現(xiàn)象和利用數(shù)學(xué)方法定量計(jì)算有關(guān)物理量的能力。利用課程實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)仿真工具，能夠?qū)﹄姎夤こ填I(lǐng)域中的電磁場(chǎng)問題進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬。通過本課程的學(xué)習(xí)，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、從事科研以及實(shí)際工作等都打下良好的理論基礎(chǔ)。Thiscourseisoneoftheimportantprofessionalbasictheorycoursesofelectricalengineeringandautomationmajor,focusingonthebasicconceptsandmethodsofmacroscopicelectromagneticfieldssuchaselectrostaticfield,constantelectricfield,constantmagneticfieldandtime-varyingelectromagneticfield,tocultivatestudents'abilitytoqualitativelyanalyzeelectromagneticphenomenabyusingtheviewpointoffieldandquantitativelycalculaterelevantphysicalquantitiesbyusingmathematicalmethods.Usingcourseexperiments,studentscanmastercomputersimulationtoolsandbeabletopredictandsimulateelectromagneticfieldproblemsinthefieldofelectricalengineering.Throughthestudyofthiscourse,itwilllayagoodtheoreticalfoundationforstudents'follow-upprofessionalcourses,scientificresearchandpracticalwork.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：理解并掌握工程電磁場(chǎng)的基本概念和方法，并將其運(yùn)用到電氣工程等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行問題的分析和計(jì)算。是1.31.32M2目標(biāo)2：通過實(shí)驗(yàn)掌握Ansys等仿真模擬軟件，理解其局限性，并能夠針對(duì)工程電磁場(chǎng)中的具體問題進(jìn)行分析。是5.15.1三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)10第0章緒論電磁場(chǎng)課程概述、矢量分析和場(chǎng)論/////20.10.1電磁場(chǎng)概述及其數(shù)學(xué)分析工具矢量的運(yùn)算、坐標(biāo)系M12講授2自學(xué)資料30.20.2場(chǎng)論標(biāo)量場(chǎng)的梯度、矢量場(chǎng)的散度和旋度、亥姆霍茨定理M12講授2作業(yè)41第1章靜電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度、電位等場(chǎng)量的概念，靜電場(chǎng)的邊界條件，電軸法、鏡像法和電容的概念，電場(chǎng)力和電場(chǎng)能的計(jì)算。/////52.42.4導(dǎo)電媒質(zhì)中恒定電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的比擬靜電比擬法的應(yīng)用M11講授1自學(xué)資料61.11.1電場(chǎng)強(qiáng)度和電位電場(chǎng)強(qiáng)度和電位的概念及其計(jì)算方法M13講授3自學(xué)資料、作業(yè)71.21.2高斯定律電介質(zhì)和極化的概念，電位移矢量和高斯定律的一般形式M12講授2自學(xué)資料8實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)1高斯定律高斯定律的應(yīng)用-電纜的絕緣強(qiáng)度M24實(shí)驗(yàn)4虛擬仿真91.31.3靜電場(chǎng)基本方程·分界面上的銜接條件靜電場(chǎng)的基本方程以及分界面上的銜接條件M12講授2自學(xué)資料、作業(yè)101.41.4靜電場(chǎng)的邊值問題·唯一性定理邊值問題和唯一性定理M11講授1自學(xué)資料111.61.6有限差分法有限差分法的思想M11講授1自學(xué)資料121.71.7鏡像法與電軸法鏡像法思想和計(jì)算、電軸法的思想和計(jì)算M13講授3自學(xué)資料、作業(yè)13實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)2電軸法電軸法的應(yīng)用-分裂導(dǎo)線，輸電線路走廊的概念M24實(shí)驗(yàn)4虛擬仿真141.81.8電容和部分電容部分電容的概念和計(jì)算，靜電屏蔽M11講授1自學(xué)資料15實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)3部分電容部分電容的應(yīng)用-絕緣子，均壓環(huán)的安放位置M24實(shí)驗(yàn)4虛擬仿真161.91.9靜電能量與力靜電場(chǎng)能量、靜電力和虛位移法M11講授1作業(yè)172第2章恒定電場(chǎng)電流密度等概念，與靜電場(chǎng)的比擬等。/////182.12.1導(dǎo)電媒質(zhì)中的電流電流密度的概念M10.7講授0.7作業(yè)192.22.2電源電動(dòng)勢(shì)與局外場(chǎng)強(qiáng)電動(dòng)勢(shì)與局外場(chǎng)強(qiáng)的概念M10.3講授0.3自學(xué)資料202.32.3恒定電場(chǎng)基本方程?分界面上的銜接條件恒定電場(chǎng)基本方程?分界面上的銜接條件M11講授1作業(yè)212.42.4導(dǎo)電媒質(zhì)中恒定電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的比擬靜電比擬的應(yīng)用M11講授1自學(xué)資料222.52.5電導(dǎo)與接地電阻電導(dǎo)與接地電阻的概念M11講授1自學(xué)資料233第3章恒定磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度等矢量概念，恒定磁場(chǎng)的邊界條件，電軸法和鏡像法以及電感的概念和磁場(chǎng)力、磁場(chǎng)能的計(jì)算等。/////243.13.1磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念及計(jì)算M12講授2自學(xué)資料、作業(yè)253.23.2安培環(huán)路定律磁化的概念、導(dǎo)磁媒質(zhì)和磁場(chǎng)強(qiáng)度，一般形式的安培環(huán)路定律M11講授1作業(yè)263.33.3恒定磁場(chǎng)的基本方程?分界面的銜接條件恒定磁場(chǎng)的基本方程?分界面的銜接條件M11講授1自學(xué)資料273.43.4磁矢位?恒定磁場(chǎng)的邊值問題磁矢位?恒定磁場(chǎng)的邊值問題M11.5講授1.5自學(xué)資料283.53.5磁位磁位的概念M11講授1自學(xué)資料293.63.6鏡像法恒定磁場(chǎng)的鏡像法M11講授1作業(yè)303.73.7電感電感的概念M11講授1自學(xué)資料313.83.8磁場(chǎng)能量與力磁場(chǎng)能量與力M11講授1作業(yè)323.93.9磁路磁路M11講授1作業(yè)334第4章時(shí)變電磁場(chǎng)電磁感應(yīng)定律、電流連續(xù)性方程；麥克斯韋方程及其物理意義；坡印亭矢量的含義；動(dòng)態(tài)位與場(chǎng)量間的關(guān)系等/////344.14.1電磁感應(yīng)定律和全電流定律電磁感應(yīng)定律和全電流定律M11講授1自學(xué)資料、作業(yè)354.24.2電磁場(chǎng)基本方程組·分界面上的銜接條件電磁場(chǎng)基本方程組·分界面上的銜接條件M11講授1自學(xué)資料364.34.3動(dòng)態(tài)位及其積分解動(dòng)態(tài)位及其積分解M11講授1自學(xué)資料374.44.4電磁功率流和坡印廷矢量電磁功率流和坡印廷矢量M11講授1自學(xué)資料384.54.5正弦電磁場(chǎng)正弦電磁場(chǎng)M10.5講授0.5自學(xué)資料395第5章準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)與磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)；集膚效應(yīng)等/////405.15.1電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)的概念M10.5講授0.5自學(xué)資料415.45.4集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)M10.5講授0.5自學(xué)資料425.55.5渦流及其損耗渦流及其損耗M10.5講授0.5自學(xué)資料435.65.6導(dǎo)體的交流內(nèi)阻抗導(dǎo)體的交流內(nèi)阻抗M10.5講授0.5自學(xué)資料四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)成績(jī)1.每周布置2-3次作業(yè)，平均每次課布置1道題以上。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)工程電磁場(chǎng)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力題型主要有簡(jiǎn)答分析題和計(jì)算題。25%2實(shí)驗(yàn)1.本課程6個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，共三次實(shí)驗(yàn)。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評(píng)分。3.利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)或者電場(chǎng)場(chǎng)仿真軟件考核學(xué)生綜合運(yùn)用工程工具或模擬軟件解決問題的能力，并理解其局限性。10%3線上學(xué)習(xí)或大作業(yè)1.本課程要求利用在線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)學(xué)習(xí)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，或者采用現(xiàn)代仿真軟件進(jìn)行特定電磁場(chǎng)工況條件下的仿真研究。2.根據(jù)在線學(xué)習(xí)成績(jī)或提交的仿真設(shè)計(jì)報(bào)告的準(zhǔn)確性評(píng)分。15%4期末考試1.閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)工程電磁場(chǎng)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、選擇題、簡(jiǎn)答題和計(jì)算題等。50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)成績(jī)40%A-按時(shí)提交作業(yè)，無缺失，不存在抄襲等現(xiàn)象，書寫規(guī)范，或正確率在90%以上。B-缺失作業(yè)次數(shù)不超過2次，不存在抄襲等現(xiàn)象，書寫工整，或正確率在80%以上。C-缺失次數(shù)不超過4次，不存在抄襲等現(xiàn)象，書寫基本工整，或正確率在70%以上。D-缺失次數(shù)超過4次，或存在抄襲現(xiàn)象，正確率在60%以下。2M2實(shí)驗(yàn)50%A-按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，數(shù)據(jù)分析符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，數(shù)據(jù)分析基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-數(shù)據(jù)分析過程存在問題，缺少1次實(shí)驗(yàn)報(bào)告。D-缺少2次及以上實(shí)驗(yàn)報(bào)告，或?qū)嶒?yàn)方案以及數(shù)據(jù)不正確3M1期末考試60%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）4M2線上學(xué)習(xí)或大作業(yè)50%A-按時(shí)完成線上教學(xué)的全部學(xué)習(xí)要求或大作業(yè)書寫規(guī)范，仿真結(jié)果正確。B-能夠完成線上教學(xué)的學(xué)習(xí)要求，或大作業(yè)書寫工整，仿真結(jié)果基本正確。C-線上學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)達(dá)到規(guī)定要求的70%以上，或大作業(yè)書寫基本工整。D-線上學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)小于規(guī)定要求的60%或沒有提交大作業(yè)，或者仿真結(jié)果錯(cuò)誤。評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=[80-100,0-79]六、教材與參考資料序號(hào)教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書|工程電磁場(chǎng)導(dǎo)論,馮慈璋、馬西奎,高等教育出版社,2000.06,ISBN:9787040079883.（*主教材）2圖書|工程電磁場(chǎng)（第8版）,(美)威廉·H·海特,西安交通大學(xué)出版社,2013.08,IS