工程电磁场导论-知识点-教案_第一章

电磁场理论

第一章静电场1.1 电场强度电位

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了解：定义法求解带电体电场强度和电位方法

掌握：库仑定律、电场强度、电位的定义及定义式

掌握：静电场环路定律及应用，叠加法计算电场强度和电位

知识点：库仑定律；电场强度定义；电位定义；叠加法计算；电力线；等

位线（面）；静电场环路定律；电场强度与电位关系的微分表示及意义；电偶

极子定义及其在远区场的电场强度和电位．

重点：静电场环路定律，电场强度与电位关系

难点：静电场环路定律的微分表示，电场强度与电位关系的微分表示及意义

1. 从学生比较熟悉的大学物理中的电场强度和电位的积分式及意义引出

其微分式及意义；=-∇ϕ

E

2. 从高等数学中的Stocks定理讲解静电场环路定律．0

∇⨯=

E

《工程电磁场导论》（冯慈璋马西奎主编，高等教育出版社）

P13 1-1-1 直接应用1.1节三个例题（均匀带电直导线、平面、球面）的结果简化运算

1-1-3 =-∇ϕ

E的应用

上机编程：用数值积分法研究静电场场分布（2学时，地点：新实验楼B215）

电磁场理论 1.2 高斯定律

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了解：静电场中导体和电介质的性质

掌握：各向同性线性电介质中，电极化强度、电通量密度与电场强度的关系掌握：高斯定律积分式、微分式及应用

知识点：静电场中导体的特点；静电场中电介质的特点；电极化强度；电通量密度；高斯定律

重点：高斯定律

难点：电极化强度、电通量密度与电场强度的关系

用高斯定律计算电场强度

1. 从高等数学中的高斯定理讲解高斯定律．∇⋅=ρ

D

2. 应用高斯定律计算1.1节三个例题，和本节例1-8, 并总结均匀带电直导线、平面、球面、球体的电场强度和电位特点．

《工程电磁场导论》（冯慈璋马西奎主编，高等教育出版社）

P13 1-1-1 直接应用1.1节三个例题（均匀带电直导线、平面、球面）的结果简化运算

1-1-3 =-∇ϕ

E的应用

电磁场理论1.3 静电场基本方程分界面上的衔接条件

2 2

了解：静电场电位方程（泊松方程和拉普拉斯方程）

掌握：静电场基本方程的积分式、微分式及物理意义

掌握：分界面上的衔接条件及应用

知识点：静电场基本方程；分界面上的衔接条件；静电场电位方程

重点：静电场基本方程；分界面上的衔接条件

难点：用分界面衔接条件分析不同电介质分界面的电场情况

1. 从静电场基本方程的积分形式推导不同介质分界面的衔接条件

2. 用分界面衔接条件分析不同电介质分界面的电场情况例1-10，例1-11

《工程电磁场导论》（冯慈璋马西奎主编，高等教育出版社）

P24 1-3-3 分界面衔接条件分析，注意电场的值和电场是不同的概念

电磁场理论 1.6 有限差分法

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掌握：有限差分法的原理与计算步骤；

理解并掌握：求解差分方程组的三种方法（简单迭代法、高斯赛德尔法、超松弛迭代法），分析三种方法的优缺点，加速收敛因子 的作用，编

程，图示电位。

知识点：差分方程；差分方程组的解（简单迭代法、高斯赛德尔法、超松

弛迭代法）。

重点：差分方程；高斯赛德尔法；逐次超松弛迭代法；

难点：区域网格化的数学表示（线性代数矩阵），差分方程组解的程序语言表示

1. 区域网格化、边界离散化、列差分方程、差分方程组的解、图示电位

2. 手算演示和程序演示（简单法、高斯法、超松弛法）本节例题（例1-17）

上机编程：用有限差分法解静电场边值问题（2学时，地点：新实验楼B215）

电磁场理论 1.7 镜像法1.8 电容和部分电容

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了解：不同介质分界面的镜像法

掌握：球面导体镜像法

掌握：孤立导体电容、两导体间电容和三导体静电系统的部分电容，静电屏蔽的原理

知识点：平面导体镜像法；不同介质分界面的镜像法；球面导体镜像法。孤立导体的电容，两导体之间的电容，部分电容，静电屏蔽．

重点：球面导体镜像法，孤立导体电容、两导体间电容．

难点：三种情况（导体球接地且不带电、导体球不接地且不带电、导体球不接地且带电）球面导体镜像电荷求解；电位系数、静电感应系数和部分电容的关系．

1. 由平面导体的镜像法延伸到不同介质分界面和劈形边界的情况；

1. 由导体球接地且不带电的情况延伸到其它两种情况；

2. 按照孤立导体、两导体和三导体循序渐进求解电容．

《工程电磁场导论》（冯慈璋马西奎主编，高等教育出版社）

P66 1-31 判定导体劈是否可用镜像法的条件

P51 1-8-1 两个小球半径均为1cm,相距为20cm,位于空气中。求（1）电位系数矩阵；（2）静电感应系数矩阵；（3）部分电容矩阵。从本题加深理解电位系数、静电感应系数和部分电容的关系．

P211 5-5 用场的观点分析静电屏蔽

电磁场理论 1.9 静电能量第一章习题课

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了解：虚位移法推导带电系统静电能量的原理

掌握：静电能量计算法（电荷积分式和电场积分式）

知识点：静电能量

重点：静电能量计算法（电荷积分式和电场积分式）

难点：静电能量计算法的运用。两种计算方法的积分区域分别为电荷分布的区域和整个区域

1. 结合P18例1-8和P54例1-21分析均匀带电导体球的电场强度、电位、及静电能量。先用高斯定律求解电场，然后用电场的路径积分求解电位，最后用电荷积分式和电场积分式分别求静电能量

2. 结合P5 例1-3和P54例1-22分析均匀带电导体球面的电场强度、电位及静电能量

按照本章摘要P61复习静电场

《工程电磁场导论》（冯慈璋马西奎主编，高等教育出版社）

P61 1-9-2 计算两导体系统的静电能量

P64 思考题．重点在本章物理量定义的理解