電磁場(chǎng)教學(xué)大綱

《電磁場(chǎng)理論》課程教學(xué)大綱課程編號(hào)07275013課程名稱（中文）電磁場(chǎng)理論（英文）ElectromagneticFieldTheory課程基本情況1．學(xué)分：6課時(shí)：60（課內(nèi)課時(shí)：54試驗(yàn)課時(shí)：6×2）2．課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課3．合用專業(yè)：工學(xué)合用對(duì)象：本科4．先修課程：《高等數(shù)學(xué)》《工程數(shù)學(xué)》《大學(xué)物理》5．首選教材：鐘順時(shí)：《電磁場(chǎng)基礎(chǔ)》，北京：清華大學(xué)出版社，（一般高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材）二選教材：鐘順時(shí)鈕茂德：《電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)》，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1995參照書目：[1]畢德顯：《電磁場(chǎng)理論》，北京：電子工業(yè)出版社，1985；[2]楊儒貴：《電磁場(chǎng)與電磁波》，北京：高等教育出版社，。[3]謝處方,饒克謹(jǐn)：電磁場(chǎng)與電磁波（第三版），高等教育出版社，。[4]F.T.Ulaby:FundamentalsofAppliedElectromagnetics.PrenticHall,.6．考核形式：考試（閉卷）7．教學(xué)環(huán)境：多媒體教室、試驗(yàn)室課程教學(xué)目的及要求教學(xué)目的：掌握宏觀電磁場(chǎng)和電磁波的基本規(guī)律，學(xué)會(huì)用場(chǎng)的觀點(diǎn)理解和分析計(jì)算某些基本的電磁場(chǎng)和電磁波問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神，提高分析與處理問題的能力。教學(xué)規(guī)定：1.掌握麥克斯韋方程組與波動(dòng)方程，理解位函數(shù)的定義與方程，掌握電磁場(chǎng)邊界條件與坡印廷定理；2．掌握用鏡像法和分離變量法計(jì)算直角坐標(biāo)系靜電場(chǎng)問題；3．掌握平面波的場(chǎng)分布與傳播特點(diǎn)；4．掌握平面波對(duì)平面邊界垂直入射與斜入射時(shí)的場(chǎng)分布與特點(diǎn)，全折射和全反射的條件；5．理解電流元的輻射特點(diǎn)，掌握電流元、磁流元和半波振子的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)和輻射方向圖，理解弗里斯傳播方程。課程內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配（一）第1章矢量分析（8課時(shí)）§1.1矢量代數(shù)§1.2矢量場(chǎng)的通量與散度，散度定理§1.3矢量場(chǎng)的環(huán)量與旋度，斯托克斯定理§1.4標(biāo)量場(chǎng)的方向?qū)?shù)與梯度，格林定理§1.5亥姆霍茲定理§1.6曲面坐標(biāo)系基本規(guī)定掌握散度和散度定理的定義和計(jì)算掌握旋度和斯托克斯定理的定義和計(jì)算掌握梯度的定義和計(jì)算掌握亥姆霍茲定理掌握直角坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系的長(zhǎng)度元和哈密頓算符的表達(dá)及坐標(biāo)的互相轉(zhuǎn)換重點(diǎn)：散度定理，斯托克斯定理，亥姆霍茲定理；難點(diǎn)：散度，旋度，梯度，哈密頓算符，三個(gè)坐標(biāo)系的互相轉(zhuǎn)換（二）第2章電磁場(chǎng)基本方程（6課時(shí)）靜態(tài)電磁場(chǎng)的基本定律和基本場(chǎng)矢量法拉第電磁感應(yīng)定律和全電流定律麥克斯韋方程組電磁場(chǎng)的邊界條件坡印廷矢量和坡印廷定理唯一性定理基本規(guī)定掌握麥克斯韋方程組的微分形式和積分形式，名稱及意義，掌握其獨(dú)立方程及非獨(dú)立方程的導(dǎo)出掌握本構(gòu)關(guān)系和限定形式麥克斯韋方程組及波動(dòng)方程的導(dǎo)出掌握電磁場(chǎng)位函數(shù)的定義及其方程的導(dǎo)出掌握四項(xiàng)電磁場(chǎng)邊界條件的代數(shù)式和矢量式掌握坡印廷矢量和坡印廷定理的定義和意義理解唯一性定理重點(diǎn)：麥克斯韋方程組的微分形式和積分形式，波動(dòng)方程，電磁場(chǎng)邊界條件的代數(shù)式和矢量式；難點(diǎn)：位移電流，電磁場(chǎng)位函數(shù)，坡印廷定理及其意義（三）第3章靜態(tài)場(chǎng)及其邊值問題的解法（4課時(shí)）3.5靜電場(chǎng)邊值問題，惟一性定理3.6鏡像法3.7分離變量法基本規(guī)定掌握直角坐標(biāo)系鏡像法和分離變量法重點(diǎn)：直角坐標(biāo)下的分離變量法；難點(diǎn)：分離變量法解式的選擇（四）第5章時(shí)變電磁場(chǎng)和平面電磁波（10課時(shí)）5.1時(shí)諧電磁場(chǎng)的復(fù)數(shù)表達(dá)5.2復(fù)數(shù)形式麥克斯韋方程組5.3復(fù)坡印廷矢量和復(fù)坡印廷定理5.4理想介質(zhì)中的平面波5.5導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面波5.6等離子體中的平面波5.7電磁波的極化基本規(guī)定1.掌握時(shí)諧電磁場(chǎng)的復(fù)數(shù)表達(dá)，能寫出其瞬時(shí)式及反之理解復(fù)麥克斯韋方程組和復(fù)坡印廷矢量的含義掌握理想介質(zhì)中平面波的表達(dá)式和特點(diǎn)掌握導(dǎo)電媒質(zhì)中平面波的表達(dá)式和特點(diǎn)掌握三種極化方式的表達(dá)式和特點(diǎn)重點(diǎn)：時(shí)諧電磁場(chǎng)的復(fù)數(shù)表達(dá)，能寫出其瞬時(shí)式及反之，復(fù)麥克斯韋方程組，理想介質(zhì)和導(dǎo)電媒質(zhì)中平面波的表達(dá)式和特點(diǎn)，電磁波的極化；難點(diǎn)：復(fù)坡印廷矢量的定義與意義，導(dǎo)電媒質(zhì)中平面波的表達(dá)式和特點(diǎn)，三種極化方式的表達(dá)式。（五）第6章平面電磁波的反射和折射（12課時(shí)）6.1平面波對(duì)平面邊界的垂直入射6.2平面波對(duì)理想導(dǎo)體的斜入射6.3平面波對(duì)理想介質(zhì)的斜入射6.4全折射和全反射基本規(guī)定掌握平面波對(duì)平面邊界垂直入射時(shí)入射波、反射波及其合成場(chǎng)和透射波的表達(dá)式及特點(diǎn)掌握平面波對(duì)理想導(dǎo)體斜入射時(shí)的入射波、反射波及其合成場(chǎng)的表達(dá)式及特點(diǎn)掌握平面波對(duì)理想介質(zhì)斜入射時(shí)的入射波、反射波及其合成場(chǎng)和透射波的表達(dá)式及特點(diǎn)，理解相位匹配條件，會(huì)應(yīng)用菲涅耳公式掌握全折射和全反射的特點(diǎn)和條件重點(diǎn)：平面波對(duì)平面邊界垂直入射時(shí)入射波、反射波及其合成場(chǎng)和透射波的表達(dá)式及特點(diǎn)，平面波對(duì)理想導(dǎo)體和理想介質(zhì)斜入射時(shí)的入射波、反射波及其合成場(chǎng)的表達(dá)式及特點(diǎn)，全折射和全反射的特點(diǎn)和條件；難點(diǎn)：行波和駐波的表達(dá)式和特點(diǎn)，相位匹配條件和菲涅耳公式的導(dǎo)出和應(yīng)用。（六）第7_8章電磁波的輻射與天線（10課時(shí)）7.1時(shí)諧電磁場(chǎng)的位函數(shù)7.2電流元的輻射7.3對(duì)偶原理，磁流元的輻射8.1天線的功能與分類8.2無線電參數(shù)和傳播方程8.3對(duì)稱振子基本規(guī)定理解電流元的定義及其外場(chǎng)推導(dǎo)和分區(qū)特點(diǎn)，掌握電流元遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的計(jì)算公式和特點(diǎn)，掌握輻射方向圖和輻射電阻的定義和意義掌握對(duì)偶原理和磁流元的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)、方向圖理解天線方向系數(shù)的定義和意義，理解弗里斯傳播方程掌握半波振子遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)特點(diǎn)及其方向圖重點(diǎn)：電流元和半波振子遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的計(jì)算公式和特點(diǎn)，輻射方向圖和輻射電阻的定義和意義，弗里斯傳播方程