《電磁場與電磁波》課程教學(xué)大綱

《電磁場與電磁波》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱電磁場與電磁波ElectromagneticFieldandElectromagneticWave課程編碼OSI324211020開課院部海洋與空間信息學(xué)院課程團(tuán)隊（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實驗0上機(jī)0實踐0課外學(xué)時32適用專業(yè)電氣信息類本研一體班授課語言中文先修課程數(shù)學(xué)分析（2-1）、數(shù)學(xué)分析（2-2）、基礎(chǔ)物理Ⅰ、基礎(chǔ)物理Ⅱ課程簡介（必修）本課程系統(tǒng)地闡述了電磁場與電磁波的基本概念與基本理論，通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握有關(guān)定理、定律、麥克斯韋方程等的物理意義及數(shù)學(xué)表達(dá)式，并熟悉一些重要的電磁場與電磁波問題中的數(shù)學(xué)模型的建立過程以及分析方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具有用場的觀點定性分析和定量計算電磁場問題的初步能力，同時為學(xué)生今后學(xué)習(xí)其它后續(xù)課程或在電磁場與電磁波方面進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。Thiscoursesystematicallyexpoundsthebasicconceptsandtheoriesofelectromagneticfieldandelectromagneticwave.Throughlearning,studentscanmasterthephysicalmeaningandmathematicalexpressionsofrelevanttheorems,laws,Maxwell'sequations,etc,andbefamiliarwithsomeimportantelectromagneticfieldsandtheestablishmentprocessandanalysismethodsofmathematicalmodelsinelectromagneticwaveproblems.Throughthestudyofthiscourse,studentsaretrainedtohaveusefulviewpoints,qualitativeanalysisandpreliminaryabilitytoquantitativelycalculateelectromagneticfieldproblems,atthesametime,itlaysanecessaryfoundationforstudentstolearnotherfollow-upcoursesorfurtherstudyinelectromagneticfieldandelectromagneticwaveinthefuture.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：理解并掌握自然科學(xué)知識的基本概念和方法，并具有將其運用到電子信息工程專業(yè)領(lǐng)域的能力。是2M2目標(biāo)2：能夠結(jié)合數(shù)學(xué)和物理方法，掌握源場關(guān)系的本質(zhì)，了解電場、磁場、電磁場與電磁波的相互關(guān)系。是3M3目標(biāo)3：能記憶并理解掌握電磁領(lǐng)域的基本方程—麥克斯韋方程組。是4M4目標(biāo)4：能記憶并理解靜電場、恒定電場、恒定磁場和時諧電磁場的基本規(guī)律，以及描述和分析它們的方法。是5M5目標(biāo)5：具備應(yīng)用電磁理論識別和分析電耦合、磁耦合、電磁波的傳播和極化等電磁工程問題的能力。是三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第1章第1章矢量分析本章重點難點：散度、旋度和梯度的計算，散度定理和斯托克定理的應(yīng)用等。////21.11.1矢量代數(shù)標(biāo)量和矢量的表達(dá)方法，矢量的加法、減法及乘積運算。M1,M4,M51講授、討論1自學(xué)資料31.21.2標(biāo)量場的梯度標(biāo)量場的等值面，方向?qū)?shù)和梯度。課程思政教育案例：（1）5G技術(shù)在中國的發(fā)展；（2）信息與數(shù)學(xué)的融合。M11講授、討論1自學(xué)資料41.31.3矢量場的散度與旋度矢量場的散度和旋度概念，散度定理，斯托克斯定理。1講授、討論1自學(xué)資料51.41.4亥姆霍茨定理無旋場，無散場，亥姆霍茨定理。M11講授、討論1作業(yè)/自學(xué)6第2章第2章電磁場的基本規(guī)律本章重點難點：典型電荷分布的電場強(qiáng)度以及典型電流分布的磁感應(yīng)強(qiáng)度的計算等。////72.12.1電荷守恒定律電荷及電荷密度，電流及電流密度，電荷守恒定律與電流連續(xù)性方程。M1,M22講授、討論2自學(xué)資料82.22.2真空中靜電場的基本規(guī)律庫侖定律，靜電場的基本概念，點電荷和連續(xù)分布電荷的電場強(qiáng)度表達(dá)方式。M1,M22講授、討論2自學(xué)資料92.32.3真空中恒定磁場的基本規(guī)律安培力定律，恒定磁場的基本概念，線電流、面電流、體電流的磁感應(yīng)強(qiáng)度表達(dá)式M1,M22講授、討論2作業(yè)/自學(xué)10第3章第3章靜態(tài)電磁場及邊值問題的解本章重點難點：靜電場的基本方程和邊界條件，電位與電場強(qiáng)度的關(guān)系，唯一性定理等。////113.13.1靜電場分析靜電場的基本方程和邊界條件，電位函數(shù)，電容的概念和計算方法，靜電場的能量。M1,M2,M42講授、討論2自學(xué)資料123.23.2導(dǎo)電媒質(zhì)中的恒定電場分析恒定電場的基本方程和邊界條件。M1,M2,M42講授、討論2自學(xué)資料133.33.3靜態(tài)場的邊值問題及解的唯一性定理邊值問題的類型，唯一性定理。M1,M2,M42講授、討論2自學(xué)資料143.43.4分離變量法直角坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)中的分離變量法。M1,M2,M41講授、討論1自學(xué)資料153.53.5有限差分法常用數(shù)值法類型，有限差分方程。M1,M2,M41講授、討論1作業(yè)/自學(xué)16第4章第4章時變磁場本章重點難點：麥克斯韋方程，波印廷定理等。////174.14.1波動方程麥克斯韋方程，波動方程。M1,M31講授、討論1自學(xué)資料184.24.2電磁能量守恒波印廷定理，波印廷矢量表達(dá)式。M1,M31講授、討論1作業(yè)/自學(xué)19第5章第5章均勻平面波在無界空間中的傳播本章重點難點：均勻平面波在無界理想介質(zhì)和無界有損耗媒質(zhì)中的傳播規(guī)律////205.15.1理想介質(zhì)中的均勻平面波理想介質(zhì)中的均勻平面波函數(shù)，理想介質(zhì)中的均勻平面波的傳播特點M11講授、討論1自學(xué)資料215.25.2電磁波的極化極化的概念。M11講授、討論1自學(xué)資料225.35.3均勻平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播均勻平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)中的傳播規(guī)律。M12講授、討論2自學(xué)資料235.45.4色散與群速相速和群速的概念。M11講授、討論1作業(yè)/自學(xué)24第6章第6章導(dǎo)行電磁波本章重點難點：均勻波導(dǎo)裝置傳播波的一般特性。////256.16.1導(dǎo)行電磁波概論縱向場分量和橫向場分量關(guān)系式，TEM波，TM波和TE波。M11講授、討論1自學(xué)資料266.26.2矩形波導(dǎo)矩形波導(dǎo)中的場分布和波的傳播特性。M11講授、討論1自學(xué)資料276.36.3諧振腔諧振腔定義和性質(zhì)。M21講授、討論1自學(xué)資料286.46.4傳輸線傳輸線方程。M11講授、討論1作業(yè)/自學(xué)29第7章第7章電磁輻射本章重點難點：電偶極子的輻射性質(zhì)。////307.17.1電偶極子的輻射電偶極子的輻射性質(zhì)。M1,M51講授、討論1自學(xué)資料317.27.2電與磁的對偶性電與磁的對偶關(guān)系。M1,M51講授、討論1自學(xué)資料327.37.3天線的基本參數(shù)天線的基本參數(shù)M1,M51講授、討論1作業(yè)/自學(xué)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學(xué)生對電磁場與電磁波基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力題型主要是計算題。20%2在線測試1.每章布置5道測試題。2.成績采用百分制，根據(jù)測試情況完成評分。3.考核學(xué)生對電磁場與電磁波基礎(chǔ)知識的掌握和應(yīng)用能力，題型主要是單選和多選題。25%3課堂表現(xiàn)隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況5%4期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對電磁場與電磁波基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有選擇題、填空題、計算題等。50%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)20%A-獨立思考、按時完成，表述規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、答案正確，設(shè)計方案體現(xiàn)創(chuàng)新意識。B-獨立思考、按時完成，表述比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案正確。C-獨立思考、按時完成，表述比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案正確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，表述不規(guī)范，解題思路混亂答案不正確。2M1在線測試25%（見在線測試評分標(biāo)準(zhǔn)）3M1課堂表現(xiàn)5%A-獨立完成答題、答案正確，討論交流積極、思路答案正確。B-獨立完成答題、答案較正確，討論交流較積極、思路答案比較正確。C-基本獨立完成答題、答案基本正確，討論交流基本積極、思路答案基本正確。D-不能獨立完成答題、答案不正確，討論交流不積極、思路答案不正確。4M1期末考試50%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）5M2在線測試25%（見在線測試評分標(biāo)準(zhǔn)）6M2平時作業(yè)20%A-獨立思考、按時完成，表述規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、答案正確，設(shè)計方案體現(xiàn)創(chuàng)新意識。B-獨立思考、按時完成，表述比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案正確。C-獨立思考、按時完成，表述比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案正確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，表述不規(guī)范，解題思路混亂答案不正確。7M2課堂表現(xiàn)5%A-獨立完成答題、答案正確，討論交流積極、思路答案正確。B-獨立完成答題、答案較正確，討論交流較積極、思路答案比較正確。C-基本獨立完成答題、答案基本正確，討論交流基本積極、思路答案基本正確。D-不能獨立完成答題、答案不正確，討論交流不積極、思路答案不正確。8M2期末考試50%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）9M3平時作業(yè)20%A-獨立思考、按時完成，表述規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、答案正確，設(shè)計方案體現(xiàn)創(chuàng)新意識。B-獨立思考、按時完成，表述比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案正確。C-獨立思考、按時完成，表述比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案正確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，表述不規(guī)范，解題思路混亂答案不正確。10M3在線測試25%（見在線測試評分標(biāo)準(zhǔn)）11M3課堂表現(xiàn)5%A-獨立完成答題、答案正確，討論交流積極、思路答案正確。B-獨立完成答題、答案較正確，討論交流較積極、思路答案比較正確。C-基本獨立完成答題、答案基本正確，討論交流基本積極、思路答案基本正確。D-不能獨立完成答題、答案不正確，討論交流不積極、思路答案不正確。12M3期末考試50%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）13M4平時作業(yè)20%A-獨立思考、按時完成，表述規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、答案正確，設(shè)計方案體現(xiàn)創(chuàng)新意識。B-獨立思考、按時完成，表述比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案正確。C-獨立思考、按時完成，表述比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案正確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，表述不規(guī)范，解題思路混亂答案不正確。14M4在線測試25%（見在線測試評分標(biāo)準(zhǔn)）15M4課堂表現(xiàn)5%A-獨立完成答題、答案正確，討論交流積極、思路答案正確。B-獨立完成答題、答案較正確，討論交流較積極、思路答案比較正確。C-基本獨立完成答題、答案基本正確，討論交流基本積極、思路答案基本正確。D-不能獨立完成答題、答案不正確，討論交流不積極、思路答案不正確。16M4期末考試50%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）17M5平時作業(yè)20%A-獨立思考、按時完成，表述規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、答案正確，設(shè)計方案體現(xiàn)創(chuàng)新意識。B-獨立思考、按時完成，表述比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案正確。C-獨立思考、按時完成，表述比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、答案正確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，表述不規(guī)范，解題思路混亂答案不正確。18M5在線測試25%（見在線測試評分標(biāo)準(zhǔn)）19M5課堂表現(xiàn)5%A-獨立完成答題、答案正確，討論交流積極、思路答案正確。B-獨立完成答題、答案較正確，討論交流較積極、思路答案比較正確。C-基本獨立完成答題、答案基本正確，討論交流基本積極、思路答案基本正確。D-不能獨立完成答題、答案不正確，討論交流不積極、思路答案不正確。20M5期末考試50%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）評分等級說明：六、教材與參考資料序號教學(xué)參考資料明細(xì)1圖