电磁场理论兰州大学物理学院
工程电磁场原理(教师手册)
四、本课程学时分配建议
本课程参考学时：60学时。 以电气工程类专业为例，学时分配比例建议如下：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 绪论(含可视化教材的演示) 电磁场的数学物理基础 静态电磁场I： 静电场 静态电磁场II: 恒定电流的电场和磁场 准静态电磁场 动态电磁场与电磁波 实验 2学时 6学时 16学时 14学时 6学时 12学时 4学时
“电磁场”课程的地位与作用：
● “电磁场”课程内容是电气信息类专业本科生所应具备知识结构的必 要组成部分——电气信息类各专业主要课程的核心内容都是电磁现象在特 定范围、条件下的体现，因此，分析电磁现象的定性过程和定量方法是电 气信息类各专业学生掌握专业知识和技能的基础； ● 近代科学技术发展进程表明，电磁场理论是众多交叉学科的生长点 和新兴边缘学科发展的基础； ● 教学实践证明，本课程不仅将为电气信息类学生专业课的学习提供 必须的知识基础，而且将增强学生面向工程实际的适应能力和创造能力， 关系到学生基本素质培养的终极目标。
2. 本课程的理论体系——宏观电磁理论
1865年英国物理学家麦克斯韦(J.C.Maxwell)建立的著名的麦克斯韦 电磁场方程组是宏观电磁理论体系的基础。 宏观电磁理论所涉及的电磁现象和过程的基本特征是： ● 场域(即场空间)中媒质是静止的，或其运动速度远小于光速； ● 场域作为点集，点的尺寸远大于原子间的距离。 本课程所讨论的任一场点，即意味着大量分子的集合 场域中的媒 质被看作为“连续媒质” 该场点处的电磁性能归结为对应的宏观统计平 均效应的表征，即通过宏观等效的物性连续参数(如电导率γ、磁导率μ和介 电常数ε)予以描述。 因而，宏观电磁理论也被称为“连续媒质电动力学”，但决不等同于“量 子电动力学”或“相对论电动力学”，后者已分别延拓到微观粒子或高速运动 体系中电磁现象和过程的研究领域。
兰州大学信息院2004-2010学年_电磁场与电磁波_期中试题及答案(史上最全)
期中考试试卷
课程名称:电磁场理论主讲：年级:2003级
班级姓名学号
题号
一
二
三
四
合计
分数
第一题图
一.(30分)内、外半径分别为 和 的球形电容器内填充由内到外的介电常数分别为 、 的两种介质，介质分界面的半径为 ，内、外导体所带电量分别为 、 ，如图一所示。试求：
2、（电信、通信专业做）一个横放的U型导体槽，沿z方向为无限长，其各个边上的电势分布如图3所示，求U型槽内部的电势分布。
3、（基地班做）一个横放的U型导体槽，沿z方向为无限长，其各个边上的电势分布如图4所示，求U型槽内部的电势分布。
考试中可能用到的公式：
球坐标系中
；
评分标准：
普通班：
一、10分；二、20分；三、20分；四、25分＋25分
2、（基地班做）一个横放的U型导体槽，沿z方向为无限长，其各个边上的电势分布如图4所示，求U型槽内部的电势分布。
考试中可能用到的公式：
柱坐标系中
； ；
期末考试试卷（A卷）参考答案
课程名称：《电磁场理论》，《电磁场与电磁波》任课教师：
学院：信息科学与工程学院专业：年级：
一.判断题（每小题3分，共15分；在括号内正确的打√，错误的打×。）
1（×）2（×）3（×）4（√）5（×）
二.选择题（每小题3分，共15分；将正确答案的字母填在括号内。）
1（A）2（A）3（D）4（A）5（A）
三、电感计算题
xyz坐标系中，原点处沿z方向有一金属细导线，一个高度为b、宽度为a的矩形线框ABCD，与其平行放置，该线框宽边在xoy平面内的投影如图2所示，试求二者之间的互感。
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦电磁场理论简介麦克斯韦电磁场理论是描述电磁现象的最基本理论之一。
它由苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于19世纪提出，将电场和磁场统一到一个统一的理论框架中。
麦克斯韦方程组麦克斯韦电磁场理论的核心是麦克斯韦方程组，包括四个方程式：1.麦克斯韦第一方程（电场的高斯定理）：麦克斯韦第一方程麦克斯韦第一方程这个方程描述了电荷和电场的关系，其中Q是电荷，\Dot{D}是电通量密度，\Sigma是闭合曲面。
2.麦克斯韦第二方程（磁场的高斯定理）：麦克斯韦第二方程麦克斯韦第二方程这个方程表明，磁场没有单极子，磁通量密度\Bf通过任何闭合曲面总是为零。
3.麦克斯韦第三方程（电场的法拉第定律）：麦克斯韦第三方程麦克斯韦第三方程这个方程描述了变化的磁场产生的感应电场，\mathit{E}是电场强度，R是线路路径，\Phi是磁通量。
4.麦克斯韦第四方程（磁场的安培定律）：麦克斯韦第四方程麦克斯韦第四方程这个方程描述了电流和磁场之间的关系，\Bf是磁场强度，\Mob是电流密度。
这四个方程组成了麦克斯韦电磁场理论的基础，通过它们可以描述和预测电场和磁场的行为。
应用麦克斯韦电磁场理论在现代物理学和工程学中有广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域：电磁波麦克斯韦电磁场理论预测了电磁波的存在和性质。
根据这个理论，电磁波是由振动的电场和磁场相互作用而产生的。
电磁波包括无线电波、微波、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
麦克斯韦电磁场理论的发现为广播、通信、雷达、光学和医学成像等领域的发展做出了重要贡献。
电磁感应麦克斯韦电磁场理论描述了磁场变化引起的感应电场。
这个现象被广泛应用在发电机、变压器和感应加热等领域。
根据麦克斯韦方程组，当磁场发生变化时，将产生感应电场。
这种感应电场可以被捕获和利用，用来产生电能或实现其他功能。
电磁场计算麦克斯韦电磁场理论为计算和模拟电磁场行为提供了有效的工具。
通过求解麦克斯韦方程组，可以准确地计算出电场和磁场在空间中的分布和变化。
《电磁场理论》课件
探索电磁场的奇妙世界。从电磁场的基本概念出发，深入了解麦克斯韦方程 组的原理，并探究电场和磁场的相互作用。
电磁场的基本概念
1 电磁场的定义
介绍电磁场的基本概念和特性，包括电场和磁场的形成和作用。
2 电磁场的方程
了解麦克斯韦方程组，掌握其含义并探索其丰富的物理意义。
3 场强和场线
电场和磁场的相互作用
洛伦兹力
探讨洛伦兹力的作用机制和应用，以及电磁场与带电粒子之间的相互作用。
电磁感应
解释电磁感应的原理和应用，研究磁场变化对电流和电动势的影响。
电磁波的产生和传播
电磁波的产生
深入了解电磁波的产生机制，探究电场和磁场的交 替在空间中的传播特性，包括传播速度、 衰减和反射等现象。
深入了解电磁感应在电动机、变压器等
电磁波的应用
2
设备中的应用原理和工作机制。
探索电磁波在通信、遥感和医学等领域
的广泛应用和前沿技术。
3
磁共振成像
介绍磁共振成像技术的原理和应用，探 究其在医学和科研领域的重要性。
总结和展望
总结电磁场理论的核心概念和主要内容，并展望未来电磁场理论的发展方向和前景。
解释电磁场强度的概念和场线的作用，以及如何分析和表示电磁场的分布情况。
麦克斯韦方程组的介绍
1
高斯定律
详细阐述高斯定律的原理和应用，探讨电场和磁场的产生和分布规律。
2
法拉第定律
深入理解法拉第定律，包括电磁感应的原理、电动势的产生和磁场变化的影响。
3
安培定律
解释安培定律的含义和应用，了解电流和磁场的相互作用及其影响。
电磁场的能量和动量
1 能量守恒定律
探究电磁场能量的来源和 转化，以及能量守恒定律 在电磁场中的应用。
电磁场理论优秀课件
麦克斯韦方程组描述了时变电磁场中时变电场与时变磁场相 互依存又相互制约，并以有限速度在空间传播，形成电磁波旳普 遍规律。此时，电磁场量旳鼓励与响应不是同步发生旳，场量旳 时间变量t与空间变量r有关。但在许多工程问题中，尤其在电气 设备、电力传播、生命科学等领域，时变电磁场旳频率教低，因 而在某些特定旳情况下，能够忽视二次源 B 或 D 旳作用，
例5-3 研究具有双层有损介质旳平板电容器接至直流电压 源旳过分过程，如图5-3所示。[书p.195例5-4]
解：设电容器在t≤0-时
处于零状态，极板上没有电
S
荷，即E1(0-)=E2(0-)=0,u(0-)
=0；t≥0+时，电容器旳端电 压被强制跃变，即u(0+)=U。
U
o
根据电容旳伏安关系
ε2 γ2 ε1 γ1
内外导体之间旳坡印亭矢量是
S E H •
•
•
••
U I
2 2 ln
b a
ez
同轴线传播旳平均功率应是坡印亭矢量在内外导体之间旳横截面
S上旳面积分，即
P
Re
S
••
U I
2 2 ln
b
a
dS
• ReUln
•
I
b a
b a
d
•
Re[U
•
I
]
P Re
••
U I
dS
• ReU
•
I
t
旳库仑电场Ec和感应电场Ei。在低频电磁场中，假如感应电场Ei
远不大于旳库仑电场Ec，则能够忽视Bt 现无旋性
旳作用，这时旳电场呈
E （E c E i） E c 0 （5-1）
专业排名汇总(信号、通信、电路、电磁场、电工、控制等......)
专业排名汇总（信号、通信、电路、电磁场、电工、控制等......）通信与信息系统（121）排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1北京邮电大学A+9北京大学A17武汉大学A 2西安电子科技大学A+10浙江大学A18西南交通大学A 3清华大学A+11哈尔滨工业大学A19哈尔滨工程大学A 4电子科技大学A+12北京理工大学A20西北工业大学A 5东南大学A+13华南理工大学A21南京航空航天大学A 6上海交通大学A+14华中科技大学A22南京邮电大学A 7中国科学技术大学A15北京航空航天大学A23东北大学A 8北京交通大学A16西安交通大学A24天津大学AB+等(36个)：中山大学、厦门大学、武汉理工大学、山东大学、吉林大学、南京理工大学、北京科技大学、上海大学、中国传媒大学、复旦大学、中国矿业大学、四川大学、重庆邮电大学、重庆大学、华东师范大学、云南大学、中国民航大学、大连海事大学、长春理工大学、郑州大学、福州大学、南开大学、华中师范大学、广东工业大学、湖南大学、中南大学、同济大学、杭州电子科技大学、桂林电子科技大学、华北电力大学、苏州大学、上海海事大学、首都师范大学、北京师范大学、大连理工大学、西安理工大学B等(36个)：兰州交通大学、南京大学、中北大学、北京工业大学、长江大学、河北工业大学、太原理工大学、浙江工商大学、深圳大学、河海大学、暨南大学、西安科技大学、辽宁工程技术大学、中国地质大学、中国海洋大学、燕山大学、兰州理工大学、兰州大学、浙江工业大学、南通大学、哈尔滨理工大学、西南科技大学、江苏大学、南昌大学、安徽大学、辽宁工学院、齐齐哈尔大学、宁波大学、贵州大学、上海师范大学、河南理工大学、西安邮电学院、河北大学、海南大学、成都理工大学、长沙理工大学C等(25个)：名单略信号与信息处理（134）排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1西安电子科技大学A+10上海交通大学A19天津大学A 2北京邮电大学A+11北京航空航天大学A20浙江大学A 3电子科技大学A+12北京大学A21西安交通大学A 4清华大学A+13西北工业大学A22武汉大学A 5东南大学A+14大连理工大学A23哈尔滨工程大学A 6北京交通大学A+15中国科学技术大学A24南京邮电大学A 7北京理工大学A16南京大学A25上海大学A 8哈尔滨工业大学A17四川大学A26杭州电子科技大学A 9华中科技大学A18山东大学AB+等(41个)：西南交通大学、合肥工业大学、南京理工大学、华南理工大学、苏州大学、吉林大学、深圳大学、大连海事大学、中北大学、重庆邮电大学、南京航空航天大学、重庆大学、武汉理工大学、南开大学、中国海洋大学、成都信息工程学院、上海海事大学、江南大学、安徽大学、北京师范大学、西安理工大学、北京工业大学、同济大学、哈尔滨理工大学、东北大学、湖南大学、长江大学、中国传媒大学、桂林电子科技大学、东华大学、南京信息工程大学、厦门大学、沈阳航空工业学院、济南大学、西安邮电学院、中国民航大学、北方工业大学、长春理工大学、陕西师范大学、浙江工业大学、成都理工大学B等(40个)：江苏科技大学、西安科技大学、天津工业大学、长春工业大学、华北电力大学、广东工业大学、中南大学、贵州大学、河海大学、中山大学、暨南大学、西北大学、汕头大学、长安大学、新疆大学、上海理工大学、江西科技师范学院、福州大学、南昌大学、太原理工大学、华东理工大学、山东科技大学、五邑大学、西安工业大学、山西师范大学、西南大学、西华大学、天津理工大学、燕山大学、湘潭大学、兰州理工大学、烟台大学、重庆工学院、北京印刷学院、青岛大学、沈阳工业大学、黑龙江大学、扬州大学、南昌航空工业学院、内蒙古大学模式识别与智能系统（93）排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1上海交通大学A+7中国科学技术大学A13东华大学A 2西安交通大学A+8东北大学A14电子科技大学A 3清华大学A+9西安电子科技大学A15北京理工大学A 4哈尔滨工业大学A+10南京理工大学A16南京航空航天大学A 5华中科技大学A11北京航空航天大学A17同济大学A 6浙江大学A12东南大学A18北京科技大学AB+等(28个)：西北工业大学、中南大学、北京工业大学、重庆大学、哈尔滨工程大学、湖南大学、华东理工大学、华南理工大学、河北工业大学、武汉大学、河海大学、杭州电子科技大学、北京邮电大学、沈阳航空工业学院、天津工业大学、大连海事大学、大连理工大学、西南交通大学、山东大学、天津大学、南京工业大学、四川大学、南开大学、中山大学、大连轻工业学院、北京交通大学、西安理工大学、燕山大学B等(28个)：中国民航大学、华北电力大学、江苏科技大学、四川理工学院、长春理工大学、郑州大学、福州大学、厦门大学、五邑大学、河南大学、哈尔滨理工大学、安徽大学、兰州交通大学、云南大学、沈阳理工大学、西南科技大学、山东科技大学、武汉工程大学、河南工业大学、西安科技大学、吉林大学、内蒙古大学、深圳大学、安徽工业大学、东北电力大学、山西大学、江苏大学、南京邮电大学C等(19个)：名单略电磁场与微波技术（41）排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1上海交通大学A+4东南大学A7清华大学A2西安电子科技大学A+5电子科技大学A8西安交通大学A3北京邮电大学A6华中科技大学AB+等(12个)：北京理工大学、浙江大学、南京理工大学、复旦大学、天津大学、哈尔滨工业大学、四川大学、中国科学技术大学、南京邮电大学、安徽大学、西北工业大学、北京交通大学B等(12个)：上海大学、南京大学、中国传媒大学、西南交通大学、杭州电子科技大学、北京航空航天大学、华南理工大学、北京大学、哈尔滨工程大学、华北电力大学、武汉大学、山东大学C等(9个)：名单略微电子学与固体电子学（69）排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1北京大学A+6东南大学A11浙江大学A 2西安电子科技大学A+7西安交通大学A12吉林大学A 3清华大学A+8电子科技大学A13天津大学A 4复旦大学A9南京大学A5哈尔滨工业大学A10华中科技大学AB+等(21个)：上海交通大学、合肥工业大学、北京工业大学、华南理工大学、华南师范大学、河北工业大学、山东大学、南开大学、北京理工大学、大连理工大学、西北工业大学、中山大学、北京邮电大学、上海大学、西安理工大学、华东师范大学、兰州大学、贵州大学、武汉大学、厦门大学、北京航空航天大学B等(21个)：湖南大学、南京理工大学、黑龙江大学、北京交通大学、西北大学、同济大学、杭州电子科技大学、四川大学、中国科学技术大学、山东师范大学、扬州大学、湘潭大学、重庆邮电大学、河北大学、重庆大学、江南大学、福州大学、广东工业大学、苏州大学、长春理工大学、哈尔滨理工大学C等(14个)：名单略检测技术与自动化装置（121）排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1天津大学A+9同济大学A17电子科技大学A 2浙江大学A+10东北大学A18哈尔滨工程大学A 3清华大学A+11东南大学A19大连理工大学A 4北京航空航天大学A+12西安交通大学A20北京工业大学A 5华中科技大学A+13哈尔滨工业大学A21沈阳工业大学A6南京理工大学A+14北京科技大学A22华东理工大学A 7中南大学A15华南理工大学A23西北工业大学A 8中国科学技术大学A16北京理工大学A24太原理工大学AB+等(36个)：南昌航空工业学院、北京化工大学、四川大学、长春理工大学、合肥工业大学、中国矿业大学、南京航空航天大学、燕山大学、北京邮电大学、重庆大学、桂林工学院、山东大学、广东工业大学、湖南大学、武汉工程大学、河北工业大学、大连海事大学、武汉理工大学、北方工业大学、西安理工大学、重庆邮电大学、北京交通大学、上海理工大学、南京林业大学、杭州电子科技大学、华侨大学、上海大学、长春工业大学、沈阳理工大学、南京农业大学、浙江工业大学、安徽工业大学、中山大学、江南大学、山东轻工业学院、上海海事大学B等(36个)：郑州大学、西安电子科技大学、西安工程大学、哈尔滨理工大学、河南大学、北京信息科技大学、河海大学、安徽大学、武汉大学、中北大学、广西大学、山东建筑大学、安徽工程科技学院、长江大学、长安大学、山东科技大学、东北电力大学、天津理工大学、青岛科技大学、兰州交通大学、华东交通大学、天津科技大学、西安科技大学、厦门大学、兰州理工大学、河北大学、西南科技大学、中国地质大学、北京工商大学、东华大学、南华大学、西安工业大学、中国石油大学、河南理工大学、沈阳化工学院、辽宁石油化工大学控制理论与控制工程（158）排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1浙江大学A+12南京理工大学A23天津大学A 2清华大学A+13哈尔滨工程大学A24华北电力大学A 3东北大学A+14大连理工大学A25中国科学技术大学A 4上海交通大学A+15燕山大学A26北京交通大学A 5西北工业大学A+16西安交通大学A27南开大学A 6东南大学A+17广东工业大学A28东华大学A 7华南理工大学A+18北京科技大学A29北京化工大学A 8哈尔滨工业大学A19华中科技大学A30北京大学A 9北京理工大学A20上海大学A31山东大学A 10北京航空航天大学A21重庆大学A34同济大学A 11中南大学A22同济大学AB+等(48个)：江南大学、华东理工大学、浙江工业大学、南京航空航天大学、兰州理工大学、河北工业大学、吉林大学、中国石油大学、西安理工大学、武汉理工大学、武汉科技大学、山东科技大学、江苏大学、中国矿业大学、郑州大学、湖南大学、大连海事大学、厦门大学、杭州电子科技大学、西安电子科技大学、兰州交通大学、重庆邮电大学、内蒙古科技大学、天津工业大学、河南理工大学、沈阳工业大学、南京师范大学、电子科技大学、合肥工业大学、苏州大学、广西大学、武汉大学、河海大学、青岛科技大学、太原理工大学、北京工业大学、南通大学、鞍山科技大学、南京工业大学、上海海事大学、四川大学、湖南科技大学、辽宁工程技术大学、沈阳理工大学、黑龙江大学、西安建筑科技大学、辽宁石油化工大学、北京邮电大学B等(47个)：西南交通大学、西华大学、河北理工大学、青岛大学、东北电力大学、中国海洋大学、辽宁工学院、江苏科技大学、太原科技大学、三峡大学、长春工业大学、北方工业大学、安徽理工大学、新疆大学、昆明理工大学、安徽工业大学、曲阜师范大学、深圳大学、内蒙古工业大学、南昌大学、哈尔滨理工大学、天津理工大学、南京邮电大学、河南科技大学、河南大学、福州大学、中北大学、西安科技大学、陕西科技大学、湖南工业大学、长沙理工大学、北京工商大学、天津科技大学、河北大学、大连大学、江西理工大学、长安大学、扬州大学、西南科技大学、东北林业大学、渤海大学、郑州轻工业学院、贵州大学、中国地质大学、河北科技大学、南京大学、北京建筑工程学院C等(32个)：名单略电路与系统（91）排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1西安电子科技大学A+7清华大学A13杭州电子科技大学A 2电子科技大学A+8上海交通大学A14华南理工大学A 3复旦大学A+9西北工业大学A15安徽大学A 4北京邮电大学A+10浙江大学A16北京工业大学A 5东南大学A11西安交通大学A17太原理工大学A 6中国科学技术大学A12南京大学A18重庆大学AB+等(27个)：吉林大学、湖南大学、燕山大学、华中科技大学、厦门大学、上海大学、华南师范大学、同济大学、北京航空航天大学、天津大学、大连理工大学、北京大学、重庆邮电大学、北方工业大学、北京理工大学、武汉理工大学、山东科技大学、宁波大学、南京理工大学、南京邮电大学、华中师范大学、桂林电子科技大学、山东大学、宁夏大学、北京交通大学、兰州大学、广东工业大学B等(27个)：东北大学、四川大学、大连海事大学、武汉大学、西安科技大学、东华理工大学、中山大学、南京航空航天大学、安徽理工大学、深圳大学、广西师范大学、兰州交通大学、湖南师范大学、西北师范大学、西安理工大学、东北师范大学、西北大学、郑州大学、中南大学、合肥工业大学、华北电力大学、河北科技大学、长沙理工大学、西南科技大学、贵州大学、河海大学、中国矿业大学C等(19个)：名单略电力系统及其自动化（59）排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1华北电力大学A+5西南交通大学A9华南理工大学A 2清华大学A+6天津大学A10山东大学A 3西安交通大学A7浙江大学A11哈尔滨工业大学A 4华中科技大学A8武汉大学AB+等(18个)：四川大学、上海交通大学、广西大学、河海大学、东南大学、北京交通大学、东北电力大学、湖南大学、河北工业大学、新疆大学、沈阳工业大学、大连理工大学、长沙理工大学、西安理工大学、哈尔滨理工大学、太原理工大学、郑州大学、南京理工大学B等(18个)：上海电力学院、昆明理工大学、大连海事大学、合肥工业大学、西华大学、西安科技大学、同济大学、贵州大学、燕山大学、哈尔滨工程大学、东北大学、广东工业大学、南昌大学、南京航空航天大学、中国矿业大学、西北工业大学、青岛大学、三峡大学C等(12个)：名单略电工理论与新技术（39）排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1清华大学A+4浙江大学A7湖南大学A2西安交通大学A5华中科技大学A3华北电力大学A6哈尔滨工业大学AB+等(12个)：重庆大学、河北工业大学、山东大学、上海交通大学、天津大学、西南交通大学、武汉大学、沈阳工业大学、武汉理工大学、北京交通大学、华南理工大学、重庆邮电大学B等(12个)：合肥工业大学、东南大学、东北大学、哈尔滨理工大学、大连理工大学、郑州大学、福州大学、西北工业大学、上海大学、兰州交通大学、南京师范大学、四川大学C等(8个)：名单略电机与电器（43）排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级1西安交通大学A+4沈阳工业大学A7华北电力大学A2浙江大学A+5华中科技大学A8清华大学A3哈尔滨工业大学A6上海交通大学AB+等(13个)：天津大学、西北工业大学、河北工业大学、太原理工大学、大连理工大学、湖南大学、山东大学、南京航空航天大学、北京交通大学、武汉理工大学、华南理工大学、北京航空航天大学、四川大学B等(13个)：福州大学、西南交通大学、哈尔滨理工大学、合肥工业大学、江南大学、东南大学、辽宁工程技术大学、南昌大学、上海理工大学、湖北工业大学、扬州大学、郑州轻工业学院、同济大学C等(9个)：名单略。
浅谈“电磁场理论”课程的教学改革
第３ Ｏ卷 第 ２期 ２ ０ 年 ４月 ０８
电气电子教学学报 Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｅ Ｅ Ｅ
Ｖｏ． ０ Ｎｏ ２ １３ ．
Ａｐ ． ０ ８ ｒ２ ０
浅 谈“ 电磁 场 理 论 ＂ 程 的教 学 改革 课
曹斌照 ， 许福永 ， 中磊 ， 月娥 梅 李
“ 电磁场 理论 ” 程 的改革 创新 与实 践贯彻 新的 课
教育理念和教育教学思想 ， 以人为本 ， 即“ 以育人为
本 ”， 以教 师为 主导 ， 学生 为主体 ， 施 宽领 域 、 基 实 厚
象， 公式和定理繁多 ， 因而被公认为是难教和难学的
一
门课程。因此 ， 做好本课程的建设 ， 对于培养高素
“ 电磁场 理论 ” 是我 校信 息科 学与 工程 学 院电子 科学与技术专业 、 通信工程专业的一门基础主干课 ， 是微 波技术 、 天线 、 纤 通 信 、 线 通 信技 术 等 问 题 光 无 与领域的理论 基础［ ］ １ 。该课 程理论 性强 ， 念抽 － ３ 概
１ 课 程 改革 的指 导 思 想
２ 课程 改革的具体 内容
（）根 据课程 体系 的设计 ， １ 改进 教学 内容
课程体系的设计方 向为厚基础 、 淡专业。我们 对“ 电磁 场理 论” 程 的 教 学 大纲 进 行 了全 面修 订 。 课
收稿 日期 ：０ ７１ —８ 修 回日期 ：０ ７１ —８ 基金项 目； ２０ —１１ ； ２ ０ —２２ 甘肃省精品课程建设项 目和甘肃省信息科学 与人才培养基地基金资助（ＤＺ ＯＪ ｏ ） Ｊ －Ｏ ６Ｘ ３
础、 以专业或专业方向为培养方向的创新人才培养
模式 。
质人才 、 提升本科教学层次有着重要意义。 本课程改革在兰州大学教务处的大力支持下 ，
跟踪科技前沿服务课程教学——研究型教学在“电磁场理论”课程中的实践与体会
我们 认为 ，研究 型教 学应 该 包 括 以下 的 内容 ：课 程 教学 是 核 心 ，所 有 教学 内容 的 计 划 、组 织 、开 展应该 以课程 大纲 为依托 ，满足 教学要 求 ；研 究 型是手段 ，是 方法 ，是工具 ，它是课 堂组
织的有效形式 ，是师生互动的平台，也可以是课程考核的有机组成部分 ；以科技前沿进展带动教
收 稿 日期 资助项 目 作者简介 ２０ ０７—１ ２ ２— ６ 甘肃省精 品课程建设项 目；甘肃省信息科学与技术人才培养基地 资助项 目 （ 目编 号：Ｊ 项 Ｄ一２０ Ｊ ０ ） ０ ６Ｘ ５ 梅 巾磊 （９ ４一）男 ，河南洛阳人 ，副教授 ，主要从事 电磁场与微 波技术研究 ． １７
表 １ 演 示 内容 部 分 Ｍａ ａ 示 程序 及 其 教 授 重 点 ｔ ｂ演 ｌ 相 关 课程 内容 教 授 形 式
矢量场 的表示 各种电力线 、磁力线 有限差分法 有限元法 特殊函数曲线 动画 ：波的反射
天线方向图
矢量分析 静电场 、静 磁场 边值问题的数值 解法 边值问题的数值 解法 分离变 量法 电磁波的传播
二 、研 究型教 学在 “ 电磁场 理论” 课 程 中的实 践
“ 电磁 场理论 ” 是 电类 专业 的主干基 础课 程 。是 学 习 “ 波 技术 ” “ 动通 信 ” “ 微 、 移 、 光纤 通 信” 卫星通 信 ” 射频集 成 电路 ” 等 内容 的前 导课 。课 程 涉及 大 量 的场论 和矢 量分 析 方面 的 、“ 、“ 数学 知识 ；覆 盖 内容较广 ，且要 求有一 定 的深度 ；相对 于应用 型课程 ，理论 分析 内容较 多 。课 程 讲授 的知识 、理论 或者 方 法 ，在 科 研 工作 中具 有一 定 的普适 性 ，更 容 易 与科 研 结合 ，并取 得 成 绩 ，是 对优 秀本科 生进行科 研 训 练 的理想 课 程 。另外 ，我 院 “ 电磁 场 理论 ” 课 程是 甘 肃 省精 品
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电磁场理论课程教学大纲
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,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
第一章数学准备知识
第一节标量和矢量
第二节矢量代数
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
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
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
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），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：。