电磁场理论 课程教学大纲.doc

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1、1电磁场理论 课程教学大纲一、课程说明一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：电磁场理论所属专业：微电子科学与工程课程性质：专业基础课学分：4（二）课程简介、目标与任务；电磁场理论是宏观电磁现象的经典理论，是研究电磁场的基本属性、运动规律以 及它与带电物质之间相互作用的一门重要基础理论课。电磁场理论是解决一切信息处 理的物质基础。课程目标与任务：掌握静电场、恒磁场以及时变电磁场的基本理论， 理解麦克斯韦方程组的来源以及电磁统一，会利用基本的电磁理论分析一些具体的工 程问题，如电磁波传播、天线、微波等。（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；先

2、修课程：高等数学、数学物理方法、电磁学关系：其中高等数学和数学物理方法是电磁场理论的数学基础，电磁学是电磁场 理论的物理基础，电磁场理论在电磁学的基础上系统阐述电磁场的基本理论，并进一 步阐述电磁场理论在解决实际问题方面的应用。（四）教材与主要参考书。选用教材：William H.Hayt,Jr.,John A. Buck 编，赵彦珍等译，工程电磁场， 西安交通大学出版社（第版） 。主要参考书：1.电动力学 ，汪映海编著，兰州大学出版社，1995 年2.电磁场理论基础(第二版),陈重,崔正勤,胡冰编著，北京理工大学出版社， 2010 年3.工程电磁场导论 ，冯慈章、马西奎编著,高等教育出版社,

3、2000 年4.电磁场与电磁波 ，李书芳、李莉、张阳安、高泽华编著，科学出版社，2004 年 二、课程内容与安排二、课程内容与安排第一章 数学准备知识第一节 标量和矢量第二节 矢量代数2第三节 直角坐标系第四节 矢量分量和单位矢量第五节 矢量场第六节 点乘和叉乘第七节 其他坐标系：圆柱坐标系、球坐标系第二章 库仑定律和电场强度第一节 库仑定律第二节 电场强度第三节 连续分布体电荷的电场第四节 线电荷的电场第五节 面电荷的电场第六节 电力线和电场分布图第三章 电通量密度、高斯定律和散度 第一节 电通量密度 第二节 高斯定律 第三节 高斯定律的应用：一些对称电荷的电场第四节 高斯定律的应用：体积元

4、电荷的电场 第五节 散度和麦克斯韦第一方程第六节 矢量算子和散度定理第四章 能量和电位第一节 点电荷在电场中运动时消耗的能量第二节 线积分第三节 电位差和电位的定义第四节 点电荷的电位第五节 点电荷系统的单位：保守性第六节 电位梯度第七节 电偶极子第八节 静电场中的能量密度第五章 导体和电介质第一节 电流和电流密度第二节 电流连续性第三节 金属导体第四节 导体性质和边界条件第五节 镜像法第六节 半导体第七节 电介质材料的性质第八节 理想电介质的边界条件第六章 电容第一节 电容的定义第二节 平行板电容器3第三节 几个电容例子第四节 两导体传输线的电容第五节 采用场分布图估算二维问题中的电容第六节

5、 泊松方程和拉普拉斯方程第七节 拉普拉斯方程解的例子第八节 泊松方程解的例子：P-N 结的电容第七章 恒定磁场第一节 毕奥-沙伐定律第二节 安培环路定律第三节 旋度第四节 斯托克斯定理第五节 磁通量和磁感应强度第六节 磁位和磁矢位第七节 恒定磁场定律的推导第八章 磁场力、材料和电感第一节 运动电荷所受的力第二节 元电流所受到的力第三节 元电流之间的作用力第四节 闭合回路所受到的力和力矩第五节 磁性材料的性质第六节 磁化和磁导率第七节 磁场边界条件第八节 磁路第九节 势能和磁性材料受到的力第十节 自感和互感第九章 时变电磁场和麦克斯韦方程第一节 法拉第定律第二节 位移电流第三节 微分形式的麦克斯

6、韦方程组第四节 积分形式的麦克斯韦方程组第五节 推迟位第十章 传输线第一节 传输线中波传播的物理描述第二节 传输线方程第三节 无损耗传输4第四节 正弦电压的无损耗传输第五节 正弦波的复数形式第六节 传输线方程组及其向量形式解第七节 无损耗传输和低损耗传输第八节 传输功率和损耗特性第九节 波在不连续处的反射第十节 电压驻波比第十一节 有限长传输线第十二节 几个传输线的例子第十三节 图解法：史密斯圆图第十四节 暂态分析第十一章 均匀平面电磁波第一节 自由空间中波的传播第二节 电介质中波的传播第三节 坡印亭定理和波的功率第四节 良导体中波的传播：集肤效应第五节 波的极化第六节 磁化和磁导率第十二章

7、平面电磁波的反射和散射第一节 正入射时均匀平面电磁波的反射第二节 驻波比第三节 多层媒质分界面上波的反射第四节 任意入射方向下平面电磁波的反射第五节 斜入射时平面电磁波的反射第六节 斜入射时波的全反射和全折射第七节 色散媒质中波的传播第八节 色散媒质中的脉冲展宽第十三章 导行电磁波第一节 传输线场及其基本参数第二节 波导基本工作原理第三节 平行平板波导中的平面波5第四节 利用波方程分析平板波导第五节 矩形波导第六节 平板介质波导第七节 光纤纤维（一） 教学方法与学时分配教学方法：教学中始终突出以学生为本的教育理念，重视课程的规划和建设，按 照课程体系制定规范的教学大纲和教学进度表；因材施教使学

8、生掌握物理学的发 展脉络和做科研的方法，使学生变被动学习为主动学习，真正达到从会学到好学； 通过启发式教学培养学生较强的主动思考习惯，注重对大学生创新思维和解决实 际问题能力的培养；及时与学生进行有效沟通，布置课后作业，必要时进行习题 讲解；将实际工程问题引入课堂，使学生理解电磁场理论在实际问题中的应用， 加深理解电磁场理论的本质，培养学生具有一定的抽象思维能力；开发并实施多 媒体教学手段，使得课程的教学实施建立在现代教育技术平台之上。学时分配：第一章（4 学时） ，第二章（4 学时） ，第三章（4 学时） ，第四章（4 学 时） ，第五章（6 学时） ，第六章（4 学时） ，第七章（8 学时

9、） ，第八章（6 学时） ， 第九章（4 学时） ，第十章（6 学时） ，第十一章（6 学时） ，第十二章（6 学时） ， 第十三章（6 学时） 。（二）内容及基本要求主要内容：静电场和恒磁场的特性及其求解问题，静电场中的导体及电介质的 特性分析及其边界条件，恒磁场中介质的边界条件；在此基础上引入时变电磁场、推 导出麦克斯韦方程组的微分形式和积分形式，利用麦克斯韦方程组分析实际工程问题 如传输线、平面波传输及波导问题。【重点掌握】：麦克斯韦方程组的推导及其物理意义，利用麦克斯韦方程组分析 实际工程问题。【掌握】：静电场、恒磁场及时变电磁场的特性。【难点】：利用电磁场理论分析实际工程问题。制定人：田永辉 审定人： 批准人： 日 期：