GD0U-B-11-213 《电磁场与电磁波》教学大纲 课程编号 1610013总学时54理论 54实验1上机0 学分3开课单位信息学院开课系电子工程系修订时间2006年3月18日 课程简介 教学内容 本课程从电磁场的实验定律出发，导出电磁场的基本定律一Maxwel1方程及其边界条 件，然后求解各种情况的麦氏方程。静态场的解中重点介绍镜像法和分离变量法，适当 介绍复变函数法、格林函数法和有限差分法。时变电磁场部分介绍位移电流的概念。 推导波动方程、时变电磁场边界条件，导出平面电磁波的各种性质，包括传播特性、 反射规律、透射规律等，特别是要分析电磁波在矩形波导、圆柱形波导、同轴线和谐振 腔中的各种特性，为学生学习专业知识打下良好的基础。 修读专业：电子信息工程专业 先修课程：高等数学、大学物理 教材：电磁场与电磁波，王家礼等编著，西安电子科技大学出版社，2000年第一版。 一、课程的性质与任务 本课程是电子信息类的专业基础课。现代电子技术如通讯、广播电视、导航、雷达 遥感测电子对仪器和测量系统，都与电磁波的发射、控制、传播和接收有关。电磁场理 论一直是、将来仍将是新兴科学的孕育点。本课程对培养学生严谨的科学学风、科学的 方法以及抽象思维能力、创新精神等，都将起到十分重要的作用。 二、课程的基本要求 掌握矢量分析的基本方法，对矢量的散度、梯度、旋度有深刻的认识，不仅从数学 上而且从物理意义上可以基本把握场的描述方法和意义： 1
GDOU-B-11-213 《电磁场与电磁波》教学大纲 课程编号 1610013 总学时 54 理论 54 实验/上机 0 学分 3 开课单位 信息学院 开课系 电子工程系 修订时间 2006 年 3 月 18 日 课程简介 教学内容 本课程从电磁场的实验定律出发，导出电磁场的基本定律—Maxwell 方程及其边界条 件，然后求解各种情况的麦氏方程。静态场的解中重点介绍镜像法和分离变量法，适当 介绍复变函数法、格林函数法和有限差分法。时变电磁场部分介绍位移电流的概念。 推导波动方程、时变电磁场边界条件，导出平面电磁波的各种性质，包括传播特性、 反射规律、透射规律等，特别是要分析电磁波在矩形波导、圆柱形波导、同轴线和谐振 腔中的各种特性，为学生学习专业知识打下良好的基础。 修读专业：电子信息工程专业 先修课程：高等数学、大学物理 教材：电磁场与电磁波，王家礼等编著，西安电子科技大学出版社，2000 年第一版。 一、 课程的性质与任务 本课程是电子信息类的专业基础课。现代电子技术如通讯、广播电视、导航、雷达 遥感测电子对仪器和测量系统，都与电磁波的发射、控制、传播和接收有关。电磁场理 论一直是、将来仍将是新兴科学的孕育点。本课程对培养学生严谨的科学学风、科学的 方法以及抽象思维能力、创新精神等，都将起到十分重要的作用。 二、 课程的基本要求 掌握矢量分析的基本方法，对矢量的散度、梯度、旋度有深刻的认识，不仅从数学 上而且从物理意义上可以基本把握场的描述方法和意义； 1
对Maxw阳l1方程组的建立和应用有深刻的认识，熟悉电磁场散度、梯度、旋度及其 联系和区别： 掌握从Maxwe11方程组出发、利用电磁场边界条件，对各种情况下电磁场进行分析， 把握电磁波的辐射特性、传播特性。 三、修读专业 电子信息工程专业 四、本课程与其它课程的联系 1、与高等数学的关系： 高等数学是本课程的基础课，多元函数的偏微分、多元函数的全微分、曲线积分、 曲面积分、体积分、矢量分析等在本课程中经常应用到。 2、与大学物理关系 本课程是大学物理中电磁学部分的后续课程，电磁学中建立的概念对特别重要。本 课程对各种电磁现象从理论的高度进行总结和推导，并阐述光、电、磁的统一性，是大 学物理知识的升华。 五、教学内容安排、要求、学时分配及作业 第1章矢量分析(4学时) 1.1场的概念 场(A),力线(A) 1.2标量场的方向导数和梯度(A) 方向导数(A),梯度表达式(A) 1.3矢量场的通量和散度 通量(A),散度表达式(A),散度的物理意义(A) 1.4矢量的环量和旋度 环量(A),旋度表达式(A),散度的物理意义(A) 1.5圆柱坐标系和球坐标系、亥姆霍兹定理 2
对 Maxwell 方程组的建立和应用有深刻的认识，熟悉电磁场散度、梯度、旋度及其 联系和区别； 掌握从 Maxwell 方程组出发、利用电磁场边界条件，对各种情况下电磁场进行分析， 把握电磁波的辐射特性、传播特性。 三、 修读专业 电子信息工程专业 四、 本课程与其它课程的联系 1、与高等数学的关系： 高等数学是本课程的基础课，多元函数的偏微分、多元函数的全微分、曲线积分、 曲面积分、体积分、矢量分析等在本课程中经常应用到。 2、与大学物理关系 本课程是大学物理中电磁学部分的后续课程，电磁学中建立的概念对特别重要。本 课程对各种电磁现象从理论的高度进行总结和推导，并阐述光、电、磁的统一性，是大 学物理知识的升华。 五、 教学内容安排、要求、学时分配及作业 第 1 章 矢量分析（4 学时） 1.1 场的概念 场（A），力线（A） 1.2 标量场的方向导数和梯度（A） 方向导数（A），梯度表达式（A） 1.3 矢量场的通量和散度 通量（A），散度表达式（A），散度的物理意义（A） 1.4 矢量的环量和旋度 环量（A），旋度表达式（A），散度的物理意义（A） 1.5 圆柱坐标系和球坐标系、亥姆霍兹定理 2
圆柱坐标系(A),球坐标系(A),亥姆霍兹定理(B) 第2章静电场(6学时) 2.1库仑定律与电场强度 库仑定律表述与表达式(A),电场强度及其表达式(A) 2.2高斯定理 高斯定理及其应用(A) 2.3静电场的旋度与静电场的电位 静电场的旋度(A),静电场的电位(A) 2.4电偶极子 电偶极子(A) 2.5电介质中的场方程 电介质的极化(B),电介质中的场方程(A) 2.6静电场边界条件 静电场边界条件(A),电场在边界处的跃变(A) 2.7导体系统的电容(B) 导体系统的电容(B) 2.8电场能量与能量密度 电场能量(A),能量密度(A) 2.9电场力 电场力(C) 第3章恒定电流的电场和磁场(8学时) 3.1恒定电流的电场 电流(A),电流密度(A),恒定电流的电场(A) 3.2磁感应强度 磁感应强度(A) 3.3恒定磁场的基本方法
圆柱坐标系（A），球坐标系（A），亥姆霍兹定理（B） 第 2 章 静电场（6 学时） 2.1 库仑定律与电场强度 库仑定律表述与表达式（A），电场强度及其表达式（A） 2.2 高斯定理 高斯定理及其应用（A） 2.3 静电场的旋度与静电场的电位 静电场的旋度（A），静电场的电位（A） 2.4 电偶极子 电偶极子（A） 2.5 电介质中的场方程 电介质的极化（B），电介质中的场方程（A） 2.6 静电场边界条件 静电场边界条件（A），电场在边界处的跃变（A） 2.7 导体系统的电容（B） 导体系统的电容（B） 2.8 电场能量与能量密度 电场能量（A），能量密度（A） 2.9 电场力 电场力（C） 第 3 章 恒定电流的电场和磁场（８学时） 3.1 恒定电流的电场 电流（A），电流密度（A），恒定电流的电场（A） 3.2 磁感应强度 磁感应强度（A） 3.3 恒定磁场的基本方法 3
磁通连续性原理(B),安培环路定理(B) 3.4矢量磁位 库仑规范(B),矢量磁位的泊松方程(B) 3.5磁偶极子 磁偶极子及磁场表达式(B) 3.6磁介质中的场方程 磁化强度(A),磁化电流(A),磁场强度(A),磁介质中恒定磁场基本方程(A) 3.7恒定磁场的边界条件(B) 3.8标量磁场(B)、互感和自感(C)、磁场能量(B)、磁场力(C) 第4章静态场的解(10学时) 4.1边值问题的分类 第一类边值问题(B),第二类边值问题(B),第三类边值问题(B) 4.2唯一性定理(B)》 4.3镜像法 平面镜像法(A),球面镜像法(A),柱面镜像法(A) 4.4分离变量法(A) 4.5复变函数法(C) 4.6格林函数法(C) 4.7有限差分法(C) 第5章时变电磁场(6学时) 5.1法拉第电磁感应定律(B) 5.2位移电流 位移电流及其表达式(A) 5.3麦克斯韦方程组 麦克斯韦方程组推导(A),麦克斯韦方程组物理意义(A),洛伦兹力(B) 5.4时变电场场的边界条件(B)
磁通连续性原理（B），安培环路定理（B） 3.4 矢量磁位 库仑规范（B），矢量磁位的泊松方程（B） 3.5 磁偶极子 磁偶极子及磁场表达式（B） 3.6 磁介质中的场方程 磁化强度（A），磁化电流（A），磁场强度（A），磁介质中恒定磁场基本方程（A） 3.7 恒定磁场的边界条件（B） 3.8 标量磁场（B）、互感和自感（C）、磁场能量（B）、磁场力（C） 第 4 章静态场的解（１０学时） 4.1 边值问题的分类 第一类边值问题（B），第二类边值问题（B），第三类边值问题（B） 4.2 唯一性定理（B） 4.3 镜像法 平面镜像法（A），球面镜像法（A），柱面镜像法（A） 4.4 分离变量法（A） 4.5 复变函数法（C） 4.6 格林函数法（C） 4.7 有限差分法（C） 第 5 章 时变电磁场（6 学时） 5.1 法拉第电磁感应定律（B） 5.2 位移电流 位移电流及其表达式（A） 5.3 麦克斯韦方程组 麦克斯韦方程组推导（A），麦克斯韦方程组物理意义（A），洛伦兹力（B） 5.4 时变电场场的边界条件（B） 4
时变电场场的边界条件推导(B) 5.5时变电磁场能量与能流(B) 时变电磁场能量(B),时变电磁场能流(B),坡印廷矢量(B) 5.6正弦电磁场(A)、波动方程(A)、时变电磁场中的位函数(C) 第6章平面电磁波(10学时) 6.1无耗煤质中的平面电磁波 无耗媒质中的波动方程(A),平面电磁波(A),TEM波(A) 6.2导电媒质中的平面电磁波 导电媒质中的波动方程(A),导电媒质中的平面电磁波及传播特性(A) 6.3电磁波的极化 平面电磁波的极化形式(A),电磁波极化特性的工程应用(A) 6.4电磁波的色散和群速 电磁波的色散(A),群速(A),相速(A),群速与相速的关系(A) 6.5均匀平面电磁波向平面分界面的垂直入射 平面电磁波向理想导体的垂直入射(B),平面电磁波向理想导体的垂直入射(B), 6.6均匀平面电磁波多层媒质分界面的垂直入射 多层媒质的电磁波及边界条件(B),等效波阻抗(A),无反射条件(A) 6.7均匀平面电磁波的全透射和全反射(A) 全透射(A),全反射(A) 六、实验内容与要求 无实验 七、教材与参考书 本课程选用教材：电磁场与电磁波，王家礼等编著，西安电子科技大学出版社，2000 年第一版。 本课程推荐参考书：
时变电场场的边界条件推导（B） 5.5 时变电磁场能量与能流（B） 时变电磁场能量（B），时变电磁场能流（B），坡印廷矢量（B） 5.6 正弦电磁场（A）、波动方程（A）、时变电磁场中的位函数(C) 第 6 章 平面电磁波（10 学时） 6.1 无耗媒质中的平面电磁波 无耗媒质中的波动方程（A），平面电磁波（A），TEM 波（A） 6.2 导电媒质中的平面电磁波 导电媒质中的波动方程（A），导电媒质中的平面电磁波及传播特性（A） 6.3 电磁波的极化 平面电磁波的极化形式（A），电磁波极化特性的工程应用（A） 6.4 电磁波的色散和群速 电磁波的色散（A），群速（A），相速（A），群速与相速的关系（A） 6.5 均匀平面电磁波向平面分界面的垂直入射 平面电磁波向理想导体的垂直入射（B），平面电磁波向理想导体的垂直入射（B）， 6.6 均匀平面电磁波多层媒质分界面的垂直入射 多层媒质的电磁波及边界条件（B），等效波阻抗（A），无反射条件（A） 6.7 均匀平面电磁波的全透射和全反射（A） 全透射（A），全反射（A） 六、 实验内容与要求 无实验 七、 教材与参考书 本课程选用教材：电磁场与电磁波，王家礼等编著，西安电子科技大学出版社，2000 年第一版。 本课程推荐参考书： 5
1、电磁场与电磁波，邱景辉等编，哈尔滨工业大学出版社，2001年第一版。 2、电动力学，郭硕鸿，高等教育出版社，1997年第二版 执笔：周美娟 审核： 批准人： 时间：2006.1.1 6 微机和单片机等硬件类课程组 周美娟 李小立 沈玉利 欧触灵
１、电磁场与电磁波，邱景辉等编，哈尔滨工业大学出版社，2001 年第一版。 ２、电动力学，郭硕鸿，高等教育出版社，1997 年第二版 执笔：周美娟 审核： 批准人： 时间：2006.1.1 6 微机和单片机等硬件类课程组 周美娟 李小立 沈玉利 欧触灵