电磁场与电磁波课程设计题目、目的和作用
《电磁场与电磁波》课程教学大纲
《电磁场与电磁波》课程教学大纲一、课程基本信息课程编码：07S2117B中文名称：电磁场与电磁波英文名称：E1ectromagneticFie1dandE1ectromagneticWave课程类别：专业核心课总学时：48总学分：3适用专业：电子科学与技术专业先修课程：高等数学、大学物理、场论、数学物理方程二、课程性质及目标教学性质：电磁场与电磁波是电子科学与技术专业学生的一门专业核心课程。
通过本课程的学习，要求学生系统地理解电磁场与电磁波的基本概念、基本性质和基本规律，掌握求解电磁场问题的基本方法，为进一步学习其他课程特别是专业课打下基础。
课程目标：1.通过本课程知识的学习，使学生了解电磁场论的发展历程，掌握电磁场论的基本概念、基本性质和基本规律，掌握求解电磁场问题的基本方法，为后续专业课程奠定基础。
引导学生学习科技发展史，树立科技强国意识，感受中国在电子领域的先进成果，激励学生自觉融入到实现中华民族伟大复兴的中国梦进程中。
2.通过本课程知识的学习，使学生掌握电磁场论计算理论的基本方法，并能在具体电子科学与技术专业的具体问题中加以应用。
培养学生解决问题方法的多样性，提高学生数学分析的能力。
3.通过本课程知识的学习，使学生掌握电磁场论分析问题的基本方法，并能在复杂的实际情况中加以应用。
培养学生逻辑思维和创新能力，提高学生设计、开发系统的能力。
不同介质和边界条件对应的场方程形式不同，引导学生用发展的眼光看问题，终身学习，与时俱进，始终拥有先进的理念和较高的职业素养。
I.采用启发式、案例式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。
2.结合科研生产中的实际例子对课程进行讲解，通过课堂讲解，加强学生对基础知识及基本理论的理解。
3.教学以课堂讲授为主，多媒体辅助教学，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性、形象性。
4.通过课内讨论与课外答疑、线下辅导与线上交流相结合的方式，调动学生学习的主观能动性，培养学生的自学能力。
电磁场与电磁波教学设计
电磁场与电磁波教学设计引言电磁场与电磁波是物理学中的重要概念之一，对科学技术的发展具有重要的影响。
在高中物理教学中，电磁场与电磁波是非常重要的部分，本文将结合高中物理国家课程标准和实际教学情况，设计一套电磁场与电磁波的教学方案，以期提高学生的学习效果和实际应用水平。
教学目标1. 掌握电磁场和电磁波的基本物理量和计算方法。
2. 理解电磁场和电磁波的基本特性和相互关系。
3. 熟悉电磁波的实际应用，了解电磁辐射对人体的危害和防护方法。
教学内容本教学设计将电磁场和电磁波的内容分为三个部分，包括：电磁场的基本概念和电场的性质、电磁波的概念和基本特性、电磁辐射的危害和防护。
第一部分：电磁场的基本概念和电场的性质1. 电磁场的概念和基本物理量。
2. 电场的性质和特性。
3. 电场的叠加和电势能的计算。
4. 感应电场和法拉第电磁感应规律。
教学重点：电场的性质和特性，感应电场和法拉第电磁感应规律的应用。
第二部分：电磁波的概念和基本特性1. 电磁波的概念和基本特性。
2. 电磁波的传播和干涉。
3. 电磁波的频率和波长，以及它们之间的关系。
4. 电磁波的谱系和应用。
教学重点：电磁波的传播和干涉，电磁波的频率和波长，以及它们之间的关系。
第三部分：电磁辐射的危害和防护1. 电磁辐射的性质和分类。
2. 电磁辐射的危害和防护。
3. 电磁辐射的实际应用和安全问题。
教学重点：电磁辐射的分类和安全防护措施。
教学方法与手段1. 结合实验进行教学。
利用电场实验箱和磁场实验箱，展示电场和磁场的性质和特性，并进行实验验证。
2. 采用多媒体课件，辅以PPT和视频资料，让学生更直观地理解电磁场和电磁波的特性。
3. 学生讨论和小组合作学习。
通过小组讨论和合作学习的形式，鼓励学生自主学习和思维创新。
4. 课堂作业和实验报告。
通过课堂作业和实验报告的形式，加深学生对教学内容的理解和应用。
评价方法1. 测验：针对某一章节或知识点进行小测验，以确保学生掌握相应的知识点。
电磁场与电磁波教案
电磁场与电磁波教案电磁场与电磁波教案一、文章类型与目标本文将为读者提供一份全面的电磁场与电磁波教案，旨在帮助读者了解和掌握电磁场与电磁波的基本概念、理论和应用。
本文将按照教学要求进行组织，并注重讲解与实践相结合，适合用于大学本科或研究生阶段的教学。
二、关键词收集电磁场、电磁波、波动、电磁辐射、麦克斯韦方程组、电磁波的传播、介质、导电、导磁、频谱、波长、电磁感应、电场、磁场、能量传输、应用等。
三、教案设计1、教学目标(1) 掌握电磁场与电磁波的基本概念和性质； (2) 理解电磁场与电磁波的传播规律； (3) 熟悉电磁场与电磁波在各种介质中的性质和行为； (4) 了解电磁场与电磁波在通信、能源、材料等领域的应用。
2、教学大纲第一章绪论第二章电磁场的性质和行为第三章电磁波的传播第四章电磁场与电磁波在介质中的行为第五章电磁场与电磁波的应用3、教学计划第一周：绪论，电磁场的性质和行为；第二周：电磁波的传播，介质对电磁波的影响；第三周：电磁场与电磁波在介质中的行为，能量传输；第四周：电磁场与电磁波的应用，实验操作。
四、编写教案碎片1、第一章绪论(1) 了解电磁场与电磁波的基本概念和发展历程； (2) 掌握麦克斯韦方程组的形式和物理意义； (3) 了解电磁波谱及其应用。
2、第二周电磁波的传播(1) 掌握电磁波在真空中的传播特性，包括频率、波长、相位、偏振等； (2) 了解电磁波在介质中的传播特性，包括速度、折射率、反射、透射等； (3) 理解色散现象及其物理意义。
3、第三周介质对电磁波的影响(1) 了解介质的基本性质，包括电导率、磁导率等； (2) 掌握介质在电磁场中的作用和行为，包括极化、磁化、电导等； (3) 了解不同介质对电磁波的反射、透射和吸收等行为。
4、第四周实验操作与应用(1) 通过实验操作，进一步理解电磁场与电磁波的基本概念和性质；(2) 了解电磁场与电磁波在通信、能源、材料等领域的应用； (3) 培养学生的实践能力和创新思维。
高中物理教案电磁场与电磁波
高中物理教案电磁场与电磁波教案：高中物理教案——电磁场与电磁波教案概述：本教案主要围绕高中物理课程中的电磁场与电磁波这一主题展开，旨在帮助学生深入理解电磁场和电磁波的基本概念、性质和应用，并培养学生分析和解决与该主题相关问题的能力。
通过引导学生进行实验观察、数学计算和科学推理，以及鼓励学生进行小组讨论和合作实践，以提高学生的实际操作能力和探究精神。
第一部分：电磁场的基本概念和性质介绍：本部分旨在引导学生了解电磁场的基本概念和性质，包括电场和磁场的产生原理、电荷和磁荷的相互作用、电磁感应现象等内容。
通过实验观察和数学计算，帮助学生理解电磁场的本质和基本规律。
1.1 电场和磁场的概念和产生原理- 电场的概念和性质- 磁场的概念和性质- 电场和磁场的产生原理1.2 电荷和磁荷的相互作用- 电荷的特性和相互作用规律- 磁荷的特性和相互作用规律1.3 电磁感应现象- 电磁感应的概念和原理- 法拉第电磁感应定律及其应用实验设计：教师可设计相关实验，如通过电磁铁和螺线管之间的相互作用观察电磁感应现象，并运用安培环路定理进行实验验证。
第二部分：电磁波的特性和应用介绍：本部分旨在帮助学生了解电磁波的基本特性和应用，包括电磁波的分类、传播特性、电磁波谱、电磁波的吸收与衍射等内容。
通过实验探究和分析讨论，激发学生对电磁波的深入认识和应用思考。
2.1 电磁波的分类与特性- 电磁波的概念和特性- 电磁波的分类及其频率范围2.2 电磁波的传播特性- 电磁波的传播速度和方向- 电磁波的干涉和衍射现象2.3 电磁波谱及应用- 电磁波谱的分类和应用领域- 无线电通信、光通信和医学诊断中的电磁波应用实验设计：教师可设计相关实验，如利用光栅进行电磁波的衍射实验，观察不同波长电磁波的衍射现象，通过数据分析和学生讨论，加深对电磁波传播特性的理解。
第三部分：电磁场与电磁波的相互关系介绍：本部分旨在引导学生理解电磁场与电磁波的相互关系，包括电磁波的产生原理、电磁场对电磁波的作用，以及电磁波对电磁场的影响。
大学物理《电磁场与电磁波》公开课优秀教学设计
大学物理《电磁场与电磁波》公开课优秀教学设计一、教学目标- 理解电磁场的基本概念和特性；- 掌握电场和磁场的相互作用规律；- 理解电磁波的产生和传播原理；- 能够应用电磁场和电磁波的知识解决实际问题。
二、教学内容1. 电磁场的基本概念和性质- 电场的定义和性质- 磁场的定义和性质- 电场和磁场的相互作用规律2. 电磁波的产生和传播- 电磁波的概念和特性- 电磁波的产生机制- 电磁波的传播特性3. 应用案例分析- 电磁场和电磁波在通信技术中的应用- 电磁场和电磁波在医学影像技术中的应用- 电磁场和电磁波在能源传输中的应用三、教学方法1. 讲授法：通过讲解电磁场和电磁波的概念、原理和应用案例，引导学生掌握相关知识。
2. 实验探究法：组织学生进行一些简单的电磁场和电磁波实验，通过实践探究的方式提高学生的动手能力和实验设计能力。
3. 讨论交流法：引导学生在小组内进行问题讨论和知识分享，促进学生的合作研究和思维能力培养。
4. 案例分析法：通过分析电磁场和电磁波在实际应用中的案例，加深学生对知识的理解和应用能力的培养。
四、教学评价1. 知识掌握程度：通过学生的课堂表现、作业完成情况和考试成绩等综合评价学生对电磁场和电磁波知识的掌握程度。
2. 实践能力：通过学生实验报告的完成情况和实验操作能力的评估，评价学生在实际操作中掌握电磁场和电磁波相关实验技能的能力。
3. 解决问题能力：通过学生应用电磁场和电磁波知识解决实际问题的能力评价，考察学生对所学知识的理解和应用能力。
五、教学资源1. 教材：选用适合大学物理课程的教材，包含电磁场和电磁波相关章节。
2. 多媒体教学投影仪：用于讲解和展示电磁场和电磁波相关的概念和实验。
3. 实验室设备：提供适当的电磁场和电磁波实验设备，供学生进行实验探究。
六、教学安排- 第一周：介绍电磁场的基本概念和性质，进行理论讲解和案例分析。
- 第二周：讲解电场和磁场的相互作用规律，并进行实验探究。
电磁场与电磁波教案全案
Ａ
（eｘ eｙ eｚ ） （eｘ Ａ ＋eｙ Ａ ＋eｚ Ａ） ＝ ｘ ｙ ｚ ｘ＋ ｙ＋ ｚ
4、斯托克斯定理 一个矢量函数的环量等于该矢量函数的旋度对该闭合曲线所包围的任意曲面的积分。该定 理用数学表达式可描述为
A d l rot A d s ( A )d s
d i vＡ ＝ ｓ l i m Ａｄ l i m Ａｎｄｓ ＝ ｖ v 0 ｖ v 0
称为矢量 Ａ 穿过 d s 的通量(flux)。
A d s 又表示了什么物理意义?
1、div Ａ 表示在场中任意一点处，通量对体积的变化率，也可看作在该点处一个单位体积通过 的通量，它表示了场中各点的场与通量源的关系。 2、当 div Ａ ＞0 时，表明该点存在正源，是发出能量线的；当 divＡ ＜0 时，表明该点存在负源， 是吸收通量线的；当 divＡ ＝0 时，表明该点无源；另外，divＡ 与所取的体积形状无关。因为 当ΔＶ→0 时，所有的尺寸都趋于 0。 3、引入一个矢性微分算子 ，称为哈密顿算子(W.R.Hamilton operator)，即
第1章
矢量分析
教学目的与要求:
知识目标： １、理解矢量与标量的定义，矢量的代数运算关系 ２、理解标量场与矢量场的概念。 ３、复习直角坐标系、圆柱坐标系和球面坐标系这三个最常用的正交坐标系，以及 三种坐标系中单位矢量之间的关系。 ４、理解矢量函数的通量与散度。 5、定义高斯散度定理，了解其应用。 6、理解矢量函数的环量与旋度。 7、定义斯托克斯定理，了解其应用。 8、理解标量函数的方向导数与梯度 9、格林公式及其应用 10、亥姆霍兹定理及其意义 能力目标： 根据学生已具备的关于矢量和坐标系等方面数学知识，进一步引导学生对数学 知识的应用和拓展，培养学生的想象力及利用所学知识分析、总结问题的能力。
电磁场课程设计
电磁场课程设计摘要本文旨在设计一份电磁场课程，帮助学生了解电磁场的基本概念、数学表达和实际应用。
通过这门课程，学生可以深入了解电磁场的基础知识，掌握计算电磁场的工具，提高解决实际问题的能力。
介绍电磁场是电学和磁学的重要研究对象，是物理学基础课程中不可缺少的部分。
它除了在理论研究和实际应用方面都有广泛的应用，还是许多高级学科的基础，例如电子学、电机、电力系统、雷达、通信等。
所以，一门好的电磁场课程不仅可以培养学生的物理素养，还有重要的实际应用价值。
下面是本文设计的一份电磁场课程大纲。
课程大纲1. 电场基本概念讲解电场的基本概念，包括电场强度、电势、电位移、电荷密度、电通量等概念。
介绍库仑定律和高斯定律的基本原理，让学生掌握计算电场的方法。
2. 磁场基本概念讲解磁场的基本概念，包括磁场强度、磁通量、磁场感应强度等概念。
介绍安培定律和法拉第定律的基本原理，让学生掌握计算磁场的方法。
3. 电磁场基本关系介绍电场和磁场的相互作用关系和基本规律，包括洛伦兹力、安培力和磁化强度等概念。
让学生掌握计算电磁力的方法。
4. 电磁波基本概念讲解电磁波的基本概念和传播规律，包括电磁波的频率、波长、速度等概念。
介绍麦克斯韦方程组的基本原理，让学生理解电磁波的本质。
5. 电磁场实际应用讲解电磁场的实际应用，包括电动势、电磁感应、变压器、电子管等内容。
让学生了解电磁场在现代工业和科技中的应用，掌握解决实际问题的方法。
结论本文设计的电磁场课程大纲，从基础概念到实际应用全面覆盖电磁场的知识体系。
通过这门课程，学生可以掌握计算电磁场的方法，提高解决实际问题的能力。
同时，学生也可以了解电磁场在现代工业和科技中的应用，为未来职业发展做好准备。
电磁场与电磁波课程设计题目、目的和作用
●目的：电磁场与电磁波课程理论抽象、数学计算繁杂，将Maxwell软件引入教学中，通过对典型电磁产品的仿真设计，并模拟电磁场的特性，将理论与实践有效结合，强化学生对电磁场与电磁波的理解和应用，提高教学质量。
●Ansoft Maxwell软件特点：Ansoft Maxwell 是低频电磁场有限元仿真软件，在工程电磁领域有广泛的应用。
它基于麦克斯韦微分方程，采用有限元离散形式，将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解，使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业，为各领域的科学研究和工程应用作出了巨大的贡献。
●总体要求：熟练使用Ansoft Maxwell 仿真软件，对电场、磁场进行分析，了解所做题目的原理。
利用Ansoft Maxwell软件仿真简单的电场以及磁场分布，画出电场矢量E线图、磁感应强度B线图，并对仿真结果进行分析、总结。
将所做步骤详细写出，并配有相应图片说明。
●4人一组，可以选择下面的题目，也可自主命题题目1 同轴电缆电场的仿真---2D仿真器同轴电缆描述：单心电缆有两层绝缘体，分界面为同轴圆柱面。
已知R 1=10mm,R2=20mm,R3=30mm,R4=31mm,内导体为copper，外导体为lead，中间的介质ε1＝5ε0,ε2＝3ε0, ,内导体外导体的电位分别为：（1）内导体U=100V，外导体为0V。
（2）内导体U=220V，外导体为0V。
（3）内导体U=380V，外导体为0V。
（4）内导体U=500V，外导体为0V。
求：1用解析法计算电位，电场强度，电位移随半径的变化，计算单位长度电容和电场能量。
2用Ansoft Maxwell软件计算上述物理量随半径的变化曲线，并画出电压分布图，计算出单位长度电容，和电场能量要求：每个班级的1-4号分别完成对应的4种情况题目2平板电容器电场仿真计算-------2D仿真器设极板截面长为100mm，端部圆弧为 R2.5 的半圆，板间距离为10mm，假设平行极板相对板间距离足够大，即平板电容器之间电场分布可近似为平行平面场，故采用XY平面建模分析；考虑极板的厚度，并为降低极板边缘效应，在极板两侧边采用圆弧过渡；设极板之间充满相对介电常数ε2=6ε0的均匀电介质；板间电压差分别为：（1）1000V。
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●目的：电磁场与电磁波课程理论抽象、数学计算繁杂，将Maxwell软件引入教学中，
通过对典型电磁产品的仿真设计，并模拟电磁场的特性，将理论与实践有效结合，
强化学生对电磁场与电磁波的理解和应用，提高教学质量。
●Ansoft Maxwell软件特点：Ansoft Maxwell 是低频电磁场有限元仿真软件，在工
程电磁领域有广泛的应用。
它基于麦克斯韦微分方程，采用有限元离散形式，将工
程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解，使用领域遍及电器、机械、石油化工、
汽车、冶金、水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业，为各
领域的科学研究和工程应用作出了巨大的贡献。
●总体要求：熟练使用Ansoft Maxwell 仿真软件，对电场、磁场进行分析，了解所
做题目的原理。
利用Ansoft Maxwell软件仿真简单的电场以及磁场分布，画出电
场矢量E线图、磁感应强度B线图，并对仿真结果进行分析、总结。
将所做步骤详
细写出，并配有相应图片说明。
●4人一组，可以选择下面的题目，也可自主命题
题目1 同轴电缆电场的仿真---2D仿真器
同轴电缆描述：单心电缆有两层绝缘体，分界面为同轴圆柱面。
已知
R 1=10mm,R
2
=20mm,R
3
=30mm,R
4
=31mm,内导体为copper，外导体为lead，中间的介
质ε
1＝5ε
0,
ε
2
＝3ε
0, ,
内导体外导体的电位分别为：
（1）内导体U=100V，外导体为0V。
（2）内导体U=220V，外导体为0V。
（3）内导体U=380V，外导体为0V。
（4）内导体U=500V，外导体为0V。
求：
1用解析法计算电位，电场强度，电位移随半径的变化，计算单位长度电容和电场能量。
2用Ansoft Maxwell软件计算上述物理量随半径的变化曲线，并画出电压分布图，计算出单位长度电容，和电场能量
要求：每个班级的1-4号分别完成对应的4种情况
题目2平板电容器电场仿真计算-------2D仿真器
设极板截面长为100mm，端部圆弧为 R2.5 的半圆，板间距离为10mm，假设平行极板相对板间距离足够大，即平板电容器之间电场分布可近似为平行平面场，故采用XY平面建模分析；考虑极板的厚度，并为降低极板边缘效应，在极板两侧边采用圆弧过渡；设极板之间充满相对介电常数ε2=6ε0的均匀电介质；
板间电压差分别为：
（1）1000V。
（2）2500V
（3）220V
（4）500V
用Ansoft Maxwell软件计算电场强度，并画出电压分布图，计算出单位长度电容，和电场能量
要求：每个班级的5-8号分别完成对应的4种情况.
题目3 平板电容器电场仿真
平板电容器模型描述：
上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体）
介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质）
激励：电压源，
(1)上极板电压：36V，下极板电压：0V。
(2)上极板电压：24V，下极板电压：0V。
(3)上极板电压：12V，下极板电压：0V。
(4)上极板电压：5V，下极板电压：0V。
用Ansoft Maxwell软件计算平板电容器周围的电场分布,并计算该电容器的电容值。
要求：每个班级的9-12号分别完成对应的4种情况。
题目4 平行双线的电场仿真
如图1所示，两长直导线相距400mm，导线半径20mm，其材料(material)是铁（iron），场
域中介质是空气（air ）(006.1=ε,0=γ)。
其中：
（1） 一导线电势为220V ，另一支导线电势为0；
（2） 一导线电势为1000V ，另一支导线电势为0；
（3） 一导线电势为5000V ，另一支导线电势为0；
（4） 一导线电势为10000V ，另一支导线电势为0；
求：计算平行双线周围的电场分布，并计算单位长电容
要求：每个班级的13-16号分别完成对应的4种情况。
题目5 同轴电缆的电场仿真
如图2所示，同轴电缆模型。
内导体半径为20mm ，外导体半径为160mm,外导体厚度为20mm 。
内导体和外导体均用银（silver ），内外导体间填充树脂玻璃（Plexiglass ）(4.3=ε0ε,0051.0=γ)。
（1）
内导体电势为380V ，外导体电势为0。
（2）
内导体电势为220V ，外导体电势为0。
（3）
内导体电势为500V ，外导体电势为0。
（4） 内导体电势为1000V ，外导体电势为0。
要求：每个班级的17-20号分别完成对应的4种情况。
题目6 磁偶极子天线的近区场计算
计算如下图所示所受磁偶极子线圈的近区场在边界上的坡印廷矢量及其辐射电阻。
要求理解并掌握辐射边界的使用。
其中电流环的内径r=9.5mm, 外经R=10mm，线圈材料为铜（copper）。
环内通的电流分别为
（1）I=1.414A。
（2）I=0.707A
（3）I=0.5A
（4）I=1 A
要求：每个班级的21-24号分别完成对应的4种情况。
题目7 叠片钢涡流损耗分析
如图，叠片钢的模型为四片钢片叠加而成，每一片界面的长和宽分别为12.7mm和
0.356mm ，两片之间的距离为m μ12.8，叠片钢的电导率为 2.08e6S/m ，作用在磁钢表面的外磁场m A H Z /77.397=，即T B Z 1=。
频率分别为1Hz 、60Hz 、360Hz 、1KHz 、2KHz 、5KHz ，相对磁导率分别为
（1） 500
（2） 1000
（3） 5000
（4） 10000
建立相应几何模型，并指定材料属性，指定边界条件。
分析不同频率下的磁感应强度及涡流损耗，对比得出结论。
要求：每个班级的25-38号分别完成对应的各种情况。
题目8 电机转子中的磁场分布
计算如下图所示电机转子中的磁场分布，具体参数见软件中的文档
参考文献：《Ansoft 12 在工程电磁场中的应用》赵博张洪亮等编著《Ansoft工程电磁场有限元分析》刘国强等编著。