电磁场理论教案【首页】课程名称电磁场理论授课专业信息科学与技术人才培养基地班年级2005课程编号2043050修课人数30课程类型必修课校级公共课（ ）；基础或专业基础课（ ）；专业课（ ）选修课限选课（ ）；任选课（ ）授课方式课堂讲授（ ）；实践课（ ）考核方式考试（ ）；考查（ ）课程教学总学时数72 学时学分数4 学分学时分配课堂讲授 72 学时； 实践课 学时教材名称电磁场与电磁波作 者许福永, 赵克玉出版社及出版时间科学出版社2006年指定参考书电磁场与微波技术Engineering Electromagnetics工程电磁场（英文版原书第6版）电磁场与电磁波 (第3版)电磁场理论基础电磁场与电磁波理论基础作者陈孟尧, 许福永,赵克玉 编(美)威廉 H. 哈伊特(William H. Hayt,Jr.)约翰 A.比克(John A. Buck)著谢处方, 饶克谨编赵家升, 袁敬闳修订王蔷，李国定，龚克 编陈乃云, 魏东北,李一玫 编出版社及出版时间高等教育出版社1989年Mc Graw Hill Education机械工业出版社2002年5月高等教育出版社1999年6月清华大学出版社2001年2月中国铁道出版社2001年8月授课教师梅中磊职称副教授系电子信息科学与技术系授课时间2007年9月3日至2007年1月 日教 案【理、工科】周 次第 1 周，第 1 次课备 注章 节名 称绪论；第一章 矢量分析 1.1 矢量的代数运算；1.2 标量场的梯度、矢量场的散度与旋度；1.3 矢量积分定理授课方式理论课（ ）；实验课（ ）；实习（ ）教 学时 数2 学时教学目的及要求了解电磁理论的发展简史及其启示、电磁场理论课程的主要内容及其学习方法、教学及考核方法；要求熟练掌握矢量的代数运算、直角坐标系中标量场的梯度与拉普拉辛、矢量场的散度与旋度；理解矢量场的通量与环量以及三个常用矢量积分定理和亥姆霍兹定理。教 学 内 容 提 要时间分配绪论：电磁理论发展简史与启示；电磁场理论课程的教学和考核改革，电磁场理论的主要内容及学习方法。1.1 矢量的代数运算1、 矢量的加减、单位矢量和数乘 2、标量积与矢量积3、矢量的混合积1.2 标量场的梯度、矢量场的散度与旋度1、标量场的梯度 2、矢量场的散度 3、矢量场的旋度4、标量场的拉普拉辛1.3 矢量积分定理1、高斯散度定理 2、斯托克斯定理 3、格林定理4、亥姆霍兹定理绪论35分钟；1.1用10分钟；1.2和1.3各半学时。教学重点与难点绪论：电磁理论发展简史与启示，电磁场理论的主要内容及学习方法，教学与考核改革。要点：电磁理论的发展简史与启示；电磁场理论课程的教学和学习方法；教学和考核方法实施教学互动、学懂会用、考核公开，以便达到轻松学习、增加知识、提高能力之目的。1.1 矢量的代数运算重点：距离矢量、点积、叉积，两个重要公式，即、1.2 标量场的梯度、矢量场的散度与旋度重点：梯度、散度与旋度意义及坐标表达式。难点：梯度、散度与旋度的几何与物理意义。1.3 矢量积分定理重点：高斯散度定理、斯托克斯定理、格林定理三个常用积分定理的物理意义和恒等式算子以及亥姆霍兹定理的意义。讨论、练习、作业播放本课程的相关视频资料；讨论：引导同学们回忆已经学习过的矢量的相关知识；从而引入未学习的内容。作业：1.1 1.5；教学手段多媒体教学参考资料电磁场与电磁波 (第3版)，第一章 矢量分析电磁场理论基础，第一章 矢量分析电磁场与电磁波理论基础，第一章 矢量分析 场论初步工程电磁场Engineering Electromagnetics，Chapter 1 Vector Analysis教 案【理、工科】周 次第 1 周，第 2 次课备 注章 节名 称第一章 矢量分析 1.4 三种常用坐标系；1.5 广义正交曲线坐标系；授课方式理论课（ ）；实验课（ ）；实习（ ）教 学时 数2 学时教学目的及要求掌握单位圆法和常用坐标系中梯度、散度、旋度及拉普拉辛的运算；广义正交曲线坐标系中梯度、散度、旋度及拉普拉辛的表达式。教 学 内 容 提 要时间分配1.4 三种常用坐标系1、坐标变量和基本单位矢量 2、坐标变量之间的关系 3、基本单位矢量之间的关系单位圆法 4、不同坐标系之间矢量的转换1.5 广义正交曲线坐标系1、广义正交曲线坐标系中的线元矢量和拉梅系数2、广义正交曲线坐标系中的梯度、散度和旋度及拉普拉辛的表达式3、三种常用坐标系中的梯度、散度、旋度及拉普拉辛的表达式1.4用1学时；1.5用1学时。教学重点与难点1.4 三种常用坐标系重点：基矢转换的单位圆法，常用坐标系之间矢量的转换1.5 广义正交曲线坐标系重点：三种常用坐标系的拉梅系数，广义坐标系中的4个公式，即梯度、散度与旋度及拉普拉辛的表示式讨论、练习、作业介绍目前科研领域的热点“隐形衣”及其基础知识：光学变换，及其与坐标系之间的关系，调动同学的积极性。作业：1.6 1.13教学手段多媒体教学参考资料电磁场理论基础，第一章 矢量分析电磁场与电磁波理论基础，第一章 矢量分析 场论初步工程电磁场Engineering Electromagnetics，Chapter 1 Vector Analysis教 案【理、工科】周 次第 2 周，第 1 次课备 注章 节名 称第二章 静电场 2.1 库仑定律和电场强度；2.2 高斯定理授课方式理论课（ ）；实验课（ ）；实习（ ）教 学时 数2 学时教学目的及要求要求熟练掌握电场力即库仑力、点电荷的场强及其物理图象、场的叠加原理、计算电场强度的库仑场强法和高斯定理法，以及解题的“三先原则”，即先选择合适的坐标系、先定性分析后定量计算、先小后大原则。教 学 内 容 提 要时间分配2.1 库仑定律和电场强度1、库仑定律2、电场强度3、场的叠加原理和库仑场强法4、电力线例2.1、例2.22.2 高斯定理1、电场强度通量E通量2、高斯定理例2.32.1用1学时10分钟；2.2用35分钟。教学重点与难点2.1 库仑定律和电场强度重点：库仑定律，库仑场强公式，叠加原理，解题的“三先原则”，即先选择合适的坐标系、先定性分析后定量计算、先小后大原则，例2.1、例2.2演示：点电荷的蒲公英种子球场2.2 高斯定理重点：高斯定理的应用和高斯面，例2.3难点：叠加原理的分别和独立作用原则；不同场源的电场的合成疑点：计算结果要用同一坐标系表达及应用讨论、练习、作业讨论：如何用Matlab等来绘制电力线？作业：2.1 2.4 2.7教学手段多媒体教学参考资料电磁场与电磁波 (第3版)，第二章 电磁场中的基本物理量和基本实验定律电磁场理论基础，第二章 静电场电磁场与电磁波理论基础，第二章 静电场工程电磁场Engineering Electromagnetics，Chapter 2 Coulombs Law and Electric Field Intensity; Chapter 3 Electric Flux Density, GaussLaw, and Divergence教 案【理、工科】周 次第 2 周，第 2 次课备 注章 节名 称第二章 静电场 2.2 高斯定理；2.3 静电势授课方式理论课（ ）；实验课（ ）；实习（ ）教 学时 数2 学时教学目的及要求熟练掌握静电势及其物理意义；掌握静电场的基本方程及其意义、计算电场的电势法及一维电势的泊松方程的直接积分法。教 学 内 容 提 要时间分配2.2 高斯定理3、静电场的无旋性4、真空中静电场的基本方程2.3 静电势1、静电势2、计算电场的电势法3、等势面4、电势的微分方程例2.42.2用半学时；2.3用1个半学时。教学重点与难点2.2 高斯定理重点：场的无旋性的几何和物理意义，静电场的基本方程及其意义2.3 静电势重点：静电势及其计算，等势面，电势的泊松方程是场的基本方程，例2.4：直线电荷的电势和毛刷子场，电势的微分方程，求解静电场的4种方法，即库仑场强法、高斯定理法、电势法、一维电势的泊松方程的直接积分法难点：一维问题的电势的泊松方程的直接积分法演示：均匀直线电荷的毛刷子场讨论、练习、作业讨论：如何用Matlab等来绘制等势面？作业：2.9 2.11 2.14教学手段多媒体教学参考资料电磁场与电磁波 (第3版)，第三章 静电场分析电磁场理论基础，第二章 静电场电磁场与电磁波理论基础，第二章 静电场工程电磁场Engineering Electromagnetics，Chapter 4 Energy and Potential教 案【理、工科】周 次第 3 周，第 1 次课备 注章 节名 称第二章 静电场 2.4 电偶极子；2.5 电介质的极化和电位移矢量授课方式理论课（ ）；实验课（ ）；实习（ ）教 学时 数2 学时教学目的及要求掌握介质中的电极化强度、高斯定理及介质中的静电场的基本方程；理解电介质中及其表面上的束缚电荷及其分布；了解电偶极子的电场及外电场对电偶极子的作用和电介质的极化。教 学 内 容 提 要时间分配2.4 电偶极子1、电偶极子的电场2、均匀外电场对电偶极子的作用2.5 电介质的极化和电位移矢量1、电介质的极化和电极化强度2、束缚电荷3、电位移矢量和介质中的高斯定理4、介质中静电场的基本方程例2.5、例2.6