北京交通大学电磁波教案.docx

《电磁场与电磁波》课程教学大纲 
课程编号:
适用专业: 课程层次:本科学位课
学时数:64 学分数:4
执笔者: 李一玫编写日期: 2003年12月22日
一、课程的任务和教学目标
本课程是为电子通信类本科生开设的专业技术基础课,具有较完整的理论体系和较高的实用价值。通过本课程的学习,学生应全面了解电磁场的理论体系,基本掌握分析和计算电磁场的系统方法,进一步提升空间思维能力和数学计算能力,并对基本的电磁场和电磁波的分布有正确的理解和认识。
二、课程教学内容和学时分配
第一章   矢量分析 8学时重点:直角坐标、圆柱坐标和球坐标的矢量微积分计算;
        难点:梯度、散度、旋度的物理意义。
第二章   静电场 12学时重点:静电场的基本理论、分析方法和基本计算;
        难点:有关介质极化问题的计算、边界条件的正确应用以及场和源之间的计算。
第三章   恒定电场 4学时重点:恒定电场的基本理论和静电比拟的分析方法;
难点:电流密度和电导的有关计算。
第四章   恒定磁场 10学时重点:恒定磁场的基本理论和基本计算;
        难点:磁场的计算和电感的计算。
第五章   边值问题 8学时重点:分离变量法、镜像法;
        难点:分离变量法。
第六章   时变电磁场 11学时重点:麦克斯韦方程组、边界条件和坡印廷定理;
难点:无源区电磁场的互求和坡印廷矢量的计算及其物理意义。
第七章   平面波 11学时重点:均匀平面波在各媒质中的传播特性及垂直入射问题;
       难点:均匀平面波的解的数学描述及其意义、波的极化的判定和良导体表面损耗功率的计算。
三、课程教学安排及要求
教学时间每周4学时,共计16周结课。教学环节主要包括:课堂讲授、作业和答疑。其中,课堂讲授采用多媒体电子教案包含文字、公式、图片、动态演示、动画播放、实物及照片展示等,约占58~60学时,,习题课约占4课时;作业方面主要要求通过做习题进一步理解和掌握所学概念、定义、定理及定律,重在对不同的边界条件做具体灵活的应用,并掌握一定的计算技巧。全课程总作业量约
90~110题,以计算题为主,约占90%,兼有少量推导题和讨论题,约占10%。答疑每周2学时。
四、课程的考核
课程考核以期终考试为主,可选择闭卷考试和半开卷考试两种方式。闭卷考试计算步骤、应用公式所占分值约70%,计算结果约占30%;半开卷考试允许学生带一张A4纸,计算步骤、应用公式所占分值应低于闭卷考试。平时作业在课程成绩中约占15~20%。
五、本课程与其它课程的联系与分工
本课程的先修课:大学物理,高等数学等
本课程的后续课:微波、天线、电波传播、电磁兼容等
六、建议教材及教学参考书
建议教材:《电磁场与电磁波理论基础》中国铁道出版社陈乃云主编 2001年第一版
建议教参:《电磁场与电磁波》高等教育出版社谢处方等主编 1999年第三版
教学重点
 第一章矢量分析
第一章矢量分析
基本内容⑴深刻理解标量场和矢量场的概念;
⑵深刻理解散度、旋度和梯度的物理意义并熟练计算这三个度;
⑶熟练使用直角坐标、圆柱坐标和球坐标进行矢量的微积分运算;⑷了解亥姆霍兹定理的内容
重点内容在直角坐标、圆柱坐标和球坐标中计算矢量场的散度和旋度、标量场的梯度以及矢量的线积分、面积分和体积分。
 
 第二章  静电场
第二章静电场 
基本内容(1)掌握静电场各基本物理量的名称、单位和意义;(2)了解库仑定律的内容并会计算两个点电荷间的作用力;(3)了解介质极化的本质和模型,并会计算极化电荷;(4)
熟练使用静电场的基本方程和边界条件求解电场;(5)熟练使用电位方程求解一维场的解;(6)一般了解格林定理和唯一性定理;会计算常见电容器的电容;(7)
一般计算静电能和静电力
重点内容熟练利用直接积分法、高斯定律、解电位方程等解决源和场的互求问题,并计算常见电容器的电容。
 第三章  恒定电场
第三章恒定电场 
基本内容⑴掌握电流密度的概念和计算;⑵了解电流连续性方程及其物理意义;⑶掌握恒定电场的基本方程及边界条件,并熟练计算电场、电流和电荷分布;⑷利用静电比拟法计算电导。
重点内容掌握各种电流分布下电流密度与电流强度的计算;利用静电比拟法计算电导
 第四章  恒定磁场
第四章恒定磁场 
基本内容(1)掌握恒定磁场各基本物理量的名称、单位和意义;(2)了解安培力定律的内容并会计算两个电流间的作用力;(3)会使用比奥-沙伐定律计算对称分布的磁场;(4)了解介质磁化的机理和模型,并会计算磁化电流;(5)熟练使用恒定磁场的基本方程和边界条件求解磁场;(6)