电气与电子工程学院电工电子教研室
《电磁场》课程教学大纲课程名称：电磁场（ElectromagneticFields）课程编号：042010总学时数：56学时讲课学时：50学时实验学时：6学时学分：3.5学分先修课程：高等数学，矢量分析与场论，大学物理，数学物理方程，电路理论。教材：《工程电磁场导论》（冯慈璋、马西奎主编，高等教育出版社，2005年）参考书自：谢处方、饶克谨编著，《电磁场与电磁波》，高等教育出版社，2006年第四版杨儒贵编著，《电磁场与电磁波》，高等教育出版社，2003年。课程内容简介：《电磁场》是电气信息类各专业的主干课程之一，是一门继以“电路”观点开设的若干门课程之后，又以“场”的观点开设的对电磁运动规律更加本质了解的课程。该课程又是与电磁波传播、兼容、发射、接收的相关课程的基础和先导。本课程分为：静电场分析、恒定电场分析、恒定磁场分析、时变电磁场、准静态电磁场、正弦平面电磁波传播、均匀传输线和导行电磁波、波导与谐振腔等内容。一、课程性质、目的和要求电类各专业的研究对象都是电磁现象在特定范围、条件下的体现与应用。定性分析各种电磁现象及定量计算各有关物理量是电工技术领域中工程技术人员和科技工作者必须具有的基础知识和技能。工科电类专业的电磁场课程是在大学物理的基础上开设的。该课程进一步介绍宏观电磁场的基本性质和基本规律，并介绍其应用方面的基本知识及技能。使学生对工程中的电磁现象与电磁过程，能应用场的观点进行初步分析；对一些简单的问题能进行计算；为学习专业或进一步研究电磁场问题准备必要的理论基础教学基本要求：1.理解重要物理量：电场强度、电位移、电位、电流密度、磁感应强度、磁场强度、磁矢位、磁位和动态位的物理意义。深入理解电磁场的重要性质与规律一一积分形式和微分形式的电磁场基本方程组。2.能应用高斯定律、安培环路定律的积分形式计算简单的场。能应用镜象法计算一些特殊的场。能定性地描绘场的大致分布。了解平行平面场的实验模拟方法。在分析工程电磁场问题中能写出对应的边值问题，并能正确应用边界条件。3.能使用计算机对最简单的物理模型用差分法进行数值计算。4.理解电磁场能量的分布与传输，和通过能量关系计算电场力、磁场力的方法5.掌握电路参数的计算原则（指电阻、电感、电容）并能计算简单电磁系统的参数。6.掌握平面电磁波在理想介质及导电媒质中传播的基本规律。并能对工程中一些基本交变电磁现象进行解释。7.理解准静态电磁场的概念，掌握简单工程应用问题。8.掌握均匀传输线在正弦电压作用下的稳态分析法及电压波、电流波概念。二、教学内容、要点和课时安排《电磁场》授课课时分配表讲课习题课实验其他合计章节讨论课R1211216第一章静电场
《电磁场》课程教学大纲 课程名称：电磁场（Electromagnetic Fields） 课程编号：042010 总学时数：56 学时 讲课学时：50 学时 实验学时：6 学时 学 分：3.5 学分 先修课程：高等数学，矢量分析与场论，大学物理，数学物理方程，电路理论。 教 材：《工程电磁场导论》（冯慈璋、马西奎主编，高等教育出版社，2005 年）。 参考书目：谢处方、饶克谨编著，《电磁场与电磁波》，高等教育出版社，2006 年第四版。 杨儒贵编著，《电磁场与电磁波》，高等教育出版社，200３年。 课程内容简介： 《电磁场》是电气信息类各专业的主干课程之一，是一门继以“电路”观点开设的若干门课程 之后，又以“场”的观点开设的对电磁运动规律更加本质了解的课程。该课程又是与电磁波传播、 兼容、发射、接收的相关课程的基础和先导。本课程分为：静电场分析、恒定电场分析、恒定磁场分 析、时变电磁场、准静态电磁场、正弦平面电磁波传播、均匀传输线和导行电磁波、波导与谐振腔 等内容。 一、课程性质、目的和要求 电类各专业的研究对象都是电磁现象在特定范围、条件下的体现与应用。定性分析各种电磁现 象及定量计算各有关物理量是电工技术领域中工程技术人员和科技工作者必须具有的基础知识和技 能。 工科电类专业的电磁场课程是在大学物理的基础上开设的。该课程进一步介绍宏观电磁场的基 本性质和基本规律，并介绍其应用方面的基本知识及技能。使学生对工程中的电磁现象与电磁过程， 能应用场的观点进行初步分析；对一些简单的问题能进行计算；为学习专业或进一步研究电磁场问 题，准备必要的理论基础。 教学基本要求： 1.理解重要物理量：电场强度、电位移、电位、电流密度、磁感应强度、磁场强度、磁矢位、磁 位和动态位的物理意义。深入理解电磁场的重要性质与规律——积分形式和微分形式的电磁场基本 方程组。 2.能应用高斯定律、安培环路定律的积分形式计算简单的场。能应用镜象法计算一些特殊的场。 能定性地描绘场的大致分布。了解平行平面场的实验模拟方法。在分析工程电磁场问题中能写出对 应的边值问题，并能正确应用边界条件。 3.能使用计算机对最简单的物理模型用差分法进行数值计算。 4.理解电磁场能量的分布与传输，和通过能量关系计算电场力、磁场力的方法。 5.掌握电路参数的计算原则（指电阻、电感、电容）。并能计算简单电磁系统的参数。 6.掌握平面电磁波在理想介质及导电媒质中传播的基本规律。并能对工程中一些基本交变电磁 现象进行解释。 7．理解准静态电磁场的概念，掌握简单工程应用问题。 8.掌握均匀传输线在正弦电压作用下的稳态分析法及电压波、电流波概念。 二、教学内容、要点和课时安排 《电磁场》授课课时分配表 章 节 讲 课 习题课 讨论课 实 验 其 他 合 计 第一章 静电场 12 1 1 2 16
314第二章导电媒质中的恒定电场71210第三章恒定磁场516第四章时变电磁场314第五章准静态电磁场4127第六章平面电磁波的传播541第七章无损耗均匀传输线的导行电磁波224第八章波导与谐振腔4056466合计本课程的教学内容共分八章第一章：静电场主要内容是：电场强度，电位，电位梯度，根据给定的电荷分布计算电场，静电场中的导体和电介质，电偶极子的电场，极化强度，电位移，高斯定律：静电场的有源、无旋性，分界面上的衔接条件，静电场的泊松方程与拉普拉斯方程解的唯一性定理；电轴法（二线输电线电场），镜象法（电荷对导电平面的镜象、电荷对两种介质分界面的镜象、点电荷对球形导体的镜象），分离变量法，有限差分法；电容、二线输电线的电容，部分电容的概念；电场能量及其分布，电场力及其计算。本章的重点：电场强度，静电场的泊松方程与拉普拉斯方程，镜象法。本章的难点：分离变量法，有限差分法。第二章：导电媒质中的恒定电场主要内容是：电流密度，欧姆定律的微分形式，焦耳定律的微分形式，恒定电流的连续性；导电媒质中恒定电场的基本方程，分界面上的衔接条件：拉普拉斯方程；导电媒质中恒定电场与介质中静电场的相似性；电导与部分电导，接地电阻及其计算。本章的重点：恒定电流的连续性，导电媒质中恒定电场的基本方程本章的难点：电导与部分电导、接地电阻及其计算。第三章：恒定磁场主要内容是：磁感应强度，根据电流分布计算磁场，磁通及其连续性，物质的磁化，磁偶极磁场的概念，磁化强度，磁场强度，安培环路定律；恒定磁场的无散、有旋性，分界面上的衔接条件，磁位，磁失位，磁场的泊松方程和拉普拉斯方程；二线输电线磁场，磁场的镜象法；电感自感和互感的计算，聂以曼公式、二线输电线的电感；磁场能量及其分布，磁场力及其计算，磁路及其计算。本章的重点：磁场强度，安培环路定律，磁场力及其计算。本章的难点：电感自感和互感的计算。第四章：时变电磁场主要内容是：电流概念的推广，位移电流，电流的连续性；安培环路定律的推广，麦克斯韦第一方程；电磁感应定律的推广，麦克斯韦第二方程；电磁场方程组、解的唯一性定理、分界面上的衔接条件；电磁场能量，坡印亭矢量；动态位及其方程，电磁能的辐射，赫芝偶极子，似稳场的概念。本章的重点：麦克斯韦方程组，坡印亭定理本章的难点：坡印亭失量，动态位及其方程。第五章：准静态电磁场主要内容是：电准静态场与磁准静态场，磁准静态场和电路，电准静态场与电荷弛豫，集肤效应，涡流及其损耗，导体的交流内阻抗，邻近效应和电磁屏蔽
第二章 导电媒质中的恒定电场 3 1 4 第三章 恒定磁场 7 1 2 10 第四章 时变电磁场 5 1 6 第五章 准静态电磁场 3 1 4 第六章 平面电磁波的传播 4 1 2 7 第七章 无损耗均匀传输线的导行电磁波 4 1 5 第八章 波导与谐振腔 2 2 4 合 计 40 4 6 6 56 本课程的教学内容共分八章 第一章：静电场 主要内容是：电场强度，电位，电位梯度，根据给定的电荷分布计算电场，静电场中的导体和 电介质，电偶极子的电场，极化强度，电位移，高斯定律；静电场的有源、无旋性，分界面上的衔接 条件，静电场的泊松方程与拉普拉斯方程解的唯一性定理；电轴法（二线输电线电场），镜象法（电 荷对导电平面的镜象、电荷对两种介质分界面的镜象、点电荷对球形导体的镜象），分离变量法，有 限差分法；电容、二线输电线的电容，部分电容的概念；电场能量及其分布，电场力及其计算。 本章的重点：电场强度，静电场的泊松方程与拉普拉斯方程，镜象法。 本章的难点：分离变量法，有限差分法。 第二章：导电媒质中的恒定电场 主要内容是：电流密度，欧姆定律的微分形式，焦耳定律的微分形式，恒定电流的连续性；导 电媒质中恒定电场的基本方程，分界面上的衔接条件；拉普拉斯方程；导电媒质中恒定电场与介质 中静电场的相似性；电导与部分电导，接地电阻及其计算。 本章的重点：恒定电流的连续性，导电媒质中恒定电场的基本方程。 本章的难点：电导与部分电导、接地电阻及其计算。 第三章：恒定磁场 主要内容是：磁感应强度，根据电流分布计算磁场，磁通及其连续性，物质的磁化，磁偶极磁 场的概念，磁化强度，磁场强度，安培环路定律；恒定磁场的无散、有旋性，分界面上的衔接条件， 磁位，磁矢位，磁场的泊松方程和拉普拉斯方程；二线输电线磁场，磁场的镜象法；电感自感和互 感的计算，聂以曼公式、二线输电线的电感；磁场能量及其分布，磁场力及其计算，磁路及其计算。 本章的重点：磁场强度，安培环路定律，磁场力及其计算。 本章的难点：电感自感和互感的计算。 第四章：时变电磁场 主要内容是：电流概念的推广，位移电流，电流的连续性；安培环路定律的推广，麦克斯韦第 一方程；电磁感应定律的推广，麦克斯韦第二方程；电磁场方程组、解的唯一性定理、分界面上的 衔接条件；电磁场能量，坡印亭矢量；动态位及其方程，电磁能的辐射，赫芝偶极子，似稳场的概 念。 本章的重点：麦克斯韦方程组，坡印亭定理。 本章的难点：坡印亭矢量，动态位及其方程。 第五章：准静态电磁场 主要内容是：电准静态场与磁准静态场，磁准静态场和电路，电准静态场与电荷弛豫，集肤效 应，涡流及其损耗，导体的交流内阻抗，邻近效应和电磁屏蔽
本章的重点：电准静态场与磁准静态场本章的难点：集肤效应，涡流及其损耗。第六章：平面电磁波的传播主要内容是：理想介质中的均匀平面波、行波、波速和波阻抗，波的极化、波的反射与折射，驻波；导电媒质中的平面波，波的衰减与透入深度。本章的重点：理想介质中的均匀平面波，本章的难点：导电媒质中的平面波。第七章：无损耗均匀传输线中的导行电磁波主要内容是：无损耗均匀传输线基本方程，正弦稳态解，特性阻抗：传播常数，无损耗均匀传输线中的行波与驻波，有损耗均匀传输线基本方程；无损耗均匀传输线的入端阻抗，四分之一波长无损耗传输线的应用。本章的重点：无损耗均匀传输线基本方程。本章的难点：有损耗均匀传输线基本方程。第八章：波导与谐振腔主要内容是：导行电磁波的分类，矩形波导。介质波导，谐振腔本章的重点：矩形波导。本章的难点：谐振腔。三、教学方法本课程以课堂讲授（包括自学讨论）为主，要求学生做好一定数量的基本习题，每次课后应作12道习题，要求学生能正确和熟练地进行计算。要求学生自觉地利用校园网和校图书馆资源。教帅应每周按时认真批阅学生作业，并记录成绩，安排时间辅导成绩欠佳的学生。每周应对学生作业讲评一次（约10分钟）四、成绩考核方式考核方式为作业评判，出勤评判，期未考试。考试方式为书面开卷。不采用标准化试题。五、制定本大纲的有关说明1.本课程的前修基础课为高等数学、工程数学和普通物理学。后续课程为天线与电波传播、光纤理论与技术、传感器技术。2.在教学过程中，以讲解法为主，并针对本课程的重点、难点，以问题的进行启发、讨论，以激发学生的学习积极性，启发学生的思维，并在教学中不断渗透相关学科的前沿发展状况。3.本课程各教学环节的学时分配比例不作统一规定。4.建议本课程理论教学的学时数不少于56大纲执笔者：刘万强分管教学负责人：宋吉江《电磁场与电磁波》课程教学大纲课程名称：电磁场与电磁波（FieldsandWavesofElectromagnetism）课程编号：042011总学时数：64学时实验：6学时讲课学时：58学时学分：4学分
本章的重点：电准静态场与磁准静态场。 本章的难点：集肤效应，涡流及其损耗。 第六章：平面电磁波的传播 主要内容是：理想介质中的均匀平面波、行波、波速和波阻抗，波的极化、波的反射与折射，驻 波；导电媒质中的平面波，波的衰减与透入深度。 本章的重点：理想介质中的均匀平面波。 本章的难点：导电媒质中的平面波。 第七章：无损耗均匀传输线中的导行电磁波 主要内容是：无损耗均匀传输线基本方程，正弦稳态解，特性阻抗；传播常数，无损耗均匀传 输线中的行波与驻波，有损耗均匀传输线基本方程；无损耗均匀传输线的入端阻抗，四分之一波长 无损耗传输线的应用。 本章的重点：无损耗均匀传输线基本方程。 本章的难点：有损耗均匀传输线基本方程。 第八章：波导与谐振腔 主要内容是：导行电磁波的分类，矩形波导。介质波导，谐振腔。 本章的重点：矩形波导。 本章的难点：谐振腔。 三、教学方法 本课程以课堂讲授（包括自学讨论）为主，要求学生做好一定数量的基本习题，每次课后应作 1～2 道习题，要求学生能正确和熟练地进行计算。要求学生自觉地利用校园网和校图书馆资源。教 师应每周按时认真批阅学生作业，并记录成绩，安排时间辅导成绩欠佳的学生。每周应对学生作业 讲评一次（约 10 分钟）。 四、成绩考核方式 考核方式为作业评判，出勤评判，期末考试。考试方式为书面开卷。不采用标准化试题。 五、制定本大纲的有关说明 1.本课程的前修基础课为高等数学、工程数学和普通物理学。后续课程为天线与电波传播、光纤 理论与技术、传感器技术。 2.在教学过程中，以讲解法为主，并针对本课程的重点、难点，以问题的进行启发、讨论，以激 发学生的学习积极性，启发学生的思维，并在教学中不断渗透相关学科的前沿发展状况。 3.本课程各教学环节的学时分配比例不作统一规定。 4.建议本课程理论教学的学时数不少于 56。 大纲执笔者：刘万强 分管教学负责人：宋吉江 《电磁场与电磁波》课程教学大纲 课程名称：电磁场与电磁波（Fields and Waves of Electromagnetism） 课程编号：042011 总学时数：64 学时 讲课学时：58 学时 实验：6 学时 学 分：4 学分
先修课程：《高等数学》、《工程数学》、《大学物理》教材：《电磁场与电磁波》（谢处方主编，高等教育出版社，2006年第四版）参考书目：冯慈璋等编，《工程电磁场导论》，高等教育出版社，2005年。杨儒贵编著，《电磁场与电磁波》，高等教育出版社，2003年。赵家升等编，《电磁场与电磁波教学参考书》，高等教育出版社，2003年。赵家升主编《电磁场与电磁波典型题解析及自测试题》，西北工业大学出版社，2002年。课程内容简介：《电磁场与电磁波》是电子信息类各专业的主干课程之一，是一门继以“电路”观点开设的若于门课程之后，又以“场”的观点开设的对电磁运动规律更加本质了解的课程。该课程又是与电磁波传播、兼容、发射、接收的相关课程的基础和先导。本课程分为：量分析、电磁场中的基本物理量和基本实验定律、静电场分析、静态场边值问题的解法、恒定磁场分析、时变电磁场、正弦平面电磁波、导行电磁波、电磁波辐射等九项内容。一、课程性质、目的和要求《电磁场与电磁波》课程性质是：“电磁场与电磁波”是工科电子信息类专业本科生必修的一门学科基础课程，所涉及的内容是工科电子信息类学生所具备的知识结构的必要组成部分。本课程在高等数学、工程数学和大学物理（电磁学）的基础上，着重阐述电磁场与电磁波的基本概念、原理、规律和基本分析方法，及其在工程实际中的应用。《电磁场与电磁波》课程的主要目的是：掌握电磁场的基本规律，注重基本概念、基本规律和基本的分析计算方法；重视工程问题的电磁模型的建立和定性分析，培养学生从定性的方法入手提出问题和分析问题的能力；培养学生把物理概念和数学工具妥善地结合起来处理电磁问题的能力。《电磁场与电磁波》课程的要求是：运用失量分析、场论、数学物理方法等工具，对电、磁的基本实验定律进行理性地分析与推广，归纳出静电场、恒定磁场及时变场的基本方程。明麦克斯韦方程组的物理本质、数学内涵及在处理典型电磁场问题中的应用。熟悉引入辅助位函数的依据、辅助位函数与基本场量间的关系、位函数的场方程和相应边值问题的代表性求解方法。准确了解均匀平面波这一典型而基本的波的描述及其物理图景熟悉均匀平面在理想介质、有耗媒中的传播特性了解平面波在各向异性媒质中传播的最基本特征。了解与电磁波的产生，即电磁辐射相关的基本问题。熟悉电偶极子近区场、远区场的各自特征，掌握偶极子天线的辐射功率、辐射电阻、方向图等基本概念和表达方法。二、教学内容、要点和课时安排《电磁场与电磁波》授课课时分配表讲课习题课讨论课实验其他合计章节66第一章失量分析541第二章电磁场中的基本物理量和实验定律6291第三章静电场分析431第四章静态场边值问题的解法7119第五章恒定磁场分析718第六章时变电磁场6A92第七章正弦平面电磁波671第八章导行电磁波3227第九章电磁波辐射
先修课程：《高等数学》、《工程数学》、《大学物理》 教 材：《电磁场与电磁波》（谢处方主编，高等教育出版社，2006 年第四版）。 参考书目：冯慈璋等编，《工程电磁场导论》，高等教育出版社，2005 年。 杨儒贵编著，《电磁场与电磁波》，高等教育出版社，200３年。 赵家升等编，《电磁场与电磁波教学参考书》，高等教育出版社，2003 年。 赵家升主编，《电磁场与电磁波典型题解析及自测试题》,西北工业大学出版社，2002 年。 课程内容简介： 《电磁场与电磁波》是电子信息类各专业的主干课程之一，是一门继以“电路”观点开设的若 干门课程之后，又以“场”的观点开设的对电磁运动规律更加本质了解的课程。该课程又是与电磁 波传播、兼容、发射、接收的相关课程的基础和先导。本课程分为：矢量分析、电磁场中的基本物理 量和基本实验定律、静电场分析、静态场边值问题的解法、恒定磁场分析、时变电磁场、正弦平面 电磁波、导行电磁波、电磁波辐射等九项内容。 一、课程性质、目的和要求 《电磁场与电磁波》课程性质是：“电磁场与电磁波”是工科电子信息类专业本科生必修的一门 学科基础课程，所涉及的内容是工科电子信息类学生所具备的知识结构的必要组成部分。本课程在 高等数学、工程数学和大学物理（电磁学）的基础上，着重阐述电磁场与电磁波的基本概念、原理、 规律和基本分析方法，及其在工程实际中的应用。 《电磁场与电磁波》课程的主要目的是：掌握电磁场的基本规律，注重基本概念、基本规律和 基本的分析计算方法；重视工程问题的电磁模型的建立和定性分析，培养学生从定性的方法入手 提出问题和分析问题的能力；培养学生把物理概念和数学工具妥善地结合起来处理电磁问题的能 力。 《电磁场与电磁波》课程的要求是：运用矢量分析、场论、数学物理方法等工具，对电、磁的基 本实验定律进行理性地分析与推广，归纳出静电场、恒定磁场及时变场的基本方程。阐明麦克斯韦 方程组的物理本质、数学内涵及在处理典型电磁场问题中的应用。熟悉引入辅助位函数的依据、辅 助位函数与基本场量间的关系、位函数的场方程和相应边值问题的代表性求解方法。准确了解均匀 平面波这一典型而基本的波的描述及其物理图景，熟悉均匀平面在理想介质、有耗媒中的传播特性， 了解平面波在各向异性媒质中传播的最基本特征。了解与电磁波的产生，即电磁辐射相关的基本问 题。熟悉电偶极子近区场、远区场的各自特征，掌握偶极子天线的辐射功率、辐射电阻、方向图等 基本概念和表达方法。 二、教学内容、要点和课时安排 《电磁场与电磁波》授课课时分配表 章 节 讲课 习题课 讨论课 实验 其他 合计 第一章 矢量分析 6 6 第二章 电磁场中的基本物理量和实验定律 4 1 5 第三章 静电场分析 6 1 2 9 第四章 静态场边值问题的解法 3 1 4 第五章 恒定磁场分析 7 1 1 9 第六章 时变电磁场 7 1 8 第七章 正弦平面电磁波 6 1 2 9 第八章 导行电磁波 6 1 7 第九章 电磁波辐射 3 2 2 7