《工程電磁場(chǎng)》教學(xué)大綱（本科）

《工程電磁場(chǎng)》教學(xué)大綱注：課程類別是指公共基礎(chǔ)課/學(xué)科基礎(chǔ)課/專業(yè)課；課程性質(zhì)是指必修/限選/任選。課程英文名EngineeringElectromagneticFields課程代碼C0806ZG5學(xué)分2總學(xué)時(shí)32理論學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)0課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)任選先修課程高等數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)物理方法、電路分析基礎(chǔ)等適用專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)開(kāi)課學(xué)院信息工程學(xué)院執(zhí)筆人審定人王怡制定時(shí)間2018年4月一、課程地位與課程目標(biāo)（-）課程地位本課程是電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的學(xué)科選修課。該課程應(yīng)用高等數(shù)學(xué)的微積分理論和級(jí)數(shù)問(wèn)題、數(shù)學(xué)物理方法中的定解問(wèn)題求解以及電路理論中的電路分析和正弦電路等知識(shí)，分析了宏觀電磁場(chǎng)的基本性質(zhì)和基本規(guī)律，并介紹其應(yīng)用方面的基本知識(shí)及技能。通過(guò)學(xué)習(xí)使學(xué)生能夠掌握在工程活動(dòng)中獲取相關(guān)信息的基本方法，對(duì)工程中的電磁現(xiàn)象與電磁過(guò)程，能應(yīng)用場(chǎng)的觀點(diǎn)進(jìn)行初步分析；對(duì)一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題能進(jìn)行計(jì)算，如電子信息工程領(lǐng)域工程問(wèn)題電磁波動(dòng)方程、天線的電磁場(chǎng)等，并用數(shù)學(xué)物理方法里的分離變量法、積分變換法等方法求解電磁波動(dòng)方程等；本課程建立了電子信息領(lǐng)域工程問(wèn)題如麥克斯韋方程組、電磁波動(dòng)方程、天線的電磁場(chǎng)等的數(shù)學(xué)物理模型；為進(jìn)一步研究電磁場(chǎng)問(wèn)題，如微波和射頻電路設(shè)計(jì)、高頻電路準(zhǔn)備必要的理論基礎(chǔ)。（二）課程目標(biāo)課程目標(biāo)畢業(yè)要求目標(biāo)分類問(wèn)題分析2.1記憶1.了解從實(shí)踐升華到理論的過(guò)程,即泛定方程Maxwell方程組以及定解條件的建立過(guò)程。理解分析2.掌握靜態(tài)（恒定）電場(chǎng)、磁場(chǎng)的分析方法和控制技問(wèn)題分析2.3分析術(shù)。設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方法3.1應(yīng)用3.掌握準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)和時(shí)變電磁場(chǎng)的分析方法。該部設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方法分析分內(nèi)容為進(jìn)一步研究電磁場(chǎng)問(wèn)題，如微波和射頻電路3.1應(yīng)用設(shè)計(jì)、高頻電路提供必要的理論基礎(chǔ)。研究4.4評(píng)價(jià)二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法課程目標(biāo)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)內(nèi)容課程目標(biāo)1講授第0、1、2、3章及作業(yè)0、工程電磁場(chǎng)緒論；1、靜電場(chǎng)2、恒定電場(chǎng)；3、恒定磁場(chǎng)。課程目標(biāo)2講授第1、2、3章及作業(yè)1、靜電場(chǎng)2、恒定電場(chǎng)；3、恒定磁場(chǎng)。課程目標(biāo)3講授第4、5章及作業(yè)4、時(shí)變電磁場(chǎng)；5、準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求2畢業(yè)要求3畢業(yè)要求4課程目標(biāo)1M課程目標(biāo)2MH課程目標(biāo)3HM四、課程主要內(nèi)容與基本要求1、工程電磁場(chǎng)緒論了解工程電磁場(chǎng)的基本內(nèi)容及其應(yīng)用領(lǐng)域，以及本課程在電子信息工程專業(yè)所處的地位。針對(duì)靜電場(chǎng)、恒定電磁場(chǎng)和時(shí)變電磁場(chǎng)，建立理論模型，并且運(yùn)用數(shù)學(xué)物理方法、微積分、矢量分析基礎(chǔ)最終解決該類問(wèn)題的全過(guò)程。通過(guò)這部分的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生初步了解和掌握工程活動(dòng)中獲取相關(guān)信息的基本方法。2、靜電場(chǎng)首先需要理解靜電場(chǎng)、電勢(shì)、電位移、極化強(qiáng)度、電容、電場(chǎng)能量分布等基本物理概念。掌握描述靜電場(chǎng)的基本方程（環(huán)路定律和高斯定律的微分形式和積分形式、本構(gòu)方程等）以及靜電場(chǎng)的泛定方程和定解條件（包括靜電場(chǎng)的泊松方程與拉普拉斯方程、分界面上的銜接條件和邊界條件等）。理解定解的唯一性定理，并掌握求解定解問(wèn)題電軸法和鏡像法。通過(guò)這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生初步具備應(yīng)用Maxwell方程對(duì)工程/物理中的靜電場(chǎng)問(wèn)題的描述并求解該定值問(wèn)題的能力。3、恒定電場(chǎng)首先需要理解恒定電場(chǎng)、電流密度、電導(dǎo)、部分電導(dǎo)等基本物理概念。其次熟練掌握描述恒定電場(chǎng)的基本方程，充分理解環(huán)歐姆定律的微分和積分形式、焦耳定律的微分和積分形式、本構(gòu)方程等，并從基本方程出發(fā)理解恒定電場(chǎng)中恒定電流的連續(xù)性。最后理解導(dǎo)電媒質(zhì)中恒定電場(chǎng)與介質(zhì)中靜電場(chǎng)的相似和不同。4、恒定磁場(chǎng)理解恒定磁場(chǎng)、物質(zhì)的磁化、磁偶極磁場(chǎng)、磁化強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁位、磁矢位、電磁自感和互感、磁場(chǎng)能量及其分布等基本物理概念。熟練掌握描述恒定電場(chǎng)的基本方程，充分掌握安培環(huán)路定律的微分和積分形式、本構(gòu)方程等，并從基本方程出發(fā)掌握恒定磁場(chǎng)的無(wú)散、有旋性。5、時(shí)變電磁場(chǎng)掌握電流概念的推廣、位移電流、電流的連續(xù)性、安培環(huán)路定律的推廣、麥克斯韋第一方程。理解電磁感應(yīng)定律的推廣、麥克斯韋第二方程。了解電磁場(chǎng)方程組、解的唯一性定理、分界面上的銜接條件。掌握時(shí)變電磁場(chǎng)能量、坡印亭矢量。了解動(dòng)態(tài)位及其方程、電磁能的輻射、赫茲偶極子、似穩(wěn)場(chǎng)的概念。6、準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)理解電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)與磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)、磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和電路、電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)與電荷弛豫。理解集膚效應(yīng)、渦流及其損耗、導(dǎo)體的交流內(nèi)阻抗、鄰近效應(yīng)和電磁屏蔽。該部分內(nèi)容是在第5部分基礎(chǔ)上，重點(diǎn)講解準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)的分析，這是工程應(yīng)用中一個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)。工程應(yīng)用中的低頻交流情形下的平板電容器、天線近區(qū)等均屬于準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)范疇。該部分內(nèi)容為進(jìn)一步研究電磁場(chǎng)問(wèn)題，如微波和射頻電路設(shè)計(jì)、高頻電路提供必要的理論基礎(chǔ)。五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)0標(biāo)量場(chǎng)和矢量場(chǎng)；標(biāo)量場(chǎng)的梯度、矢量場(chǎng)的散度和旋度。4課程目標(biāo)11靜電場(chǎng)的基本方程及處理方法10課程目標(biāo)22恒定電場(chǎng)基本方程及處理方法42-1-1,2-3-3課程目標(biāo)23恒定磁場(chǎng)的基本方程,磁感應(yīng)定律、磁路及其計(jì)算43-1-1,3-2-1,3-3-2,3-4-1課程目標(biāo)24時(shí)變電磁場(chǎng)：電磁感應(yīng)定律和全電流定律；電磁場(chǎng)基本方程；正弦電磁場(chǎng)；電磁輻射64-1-1,4-2-1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)35準(zhǔn)靜態(tài)電磁場(chǎng)：電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)與磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)的處理方法45-1-1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3六、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定成績(jī)登記方式考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績(jī)比例過(guò)程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、平時(shí)作業(yè)等點(diǎn)名記錄討論發(fā)言記錄20%期末考核閉卷卷面成績(jī)80%考核類別考查百分制七、推薦教材與主要參考書(shū)（一）推薦教材：《工程電磁場(chǎng)導(dǎo)論》，馮慈璋、馬西奎主編，高等教育出版社，2000年。（二）主要參考書(shū)：1、《電磁學(xué)》（第3版），趙凱華，陳熙謀，高等教育出版社，201