《电磁场与电磁波》课程教学大纲-通信工程

《电磁场与电磁波》教学大纲

、课程基本信息

课程名称：电磁场与电磁波

课程编码：58083004

课程类别：专业教育必修

适用专业：通信工程

开课学期：3-3

课程学时：总学时：64学时；其中理论48学时，实验16学时。

课程学分：4

先修课程：大学物理、模拟电子线路、数字逻辑电路

并修课程：

课程简介：《电磁场与电磁波》课程是高等学校通信工程等电子科学与技术类各专业本科生必修的一门技术基础课。电磁场与电磁波是通信技术的理论基础，是通信工程专业本科学生的知识结构中重要组成部分。本课程包括电磁场与电磁波两大部分。电磁场部分是在《电磁学》课程的基础上，运用矢量分析的方法，描述静电场和恒定磁场的基本物理概念，在总结基本实验定律的基础上给出电磁场的基本规律，研究静态场的解题方法。电磁波部分主要是介绍有关电磁波在各种介质中的传播规律及天线的基本理论。二、课程教育目标

本课程使学生掌握电磁场的有关定理、定律、麦克斯韦方程等的物理意义及数学表达式。使学生熟悉一些重要的电磁场问题的数学模型（如波动方程、拉氏方程等）的建立过程以及分析方法。

培养学生正确的思维方法和分析问题的能力，使学生学会用”场"的观点去观察、分析和计算一些简单、典型的场的问题。其教育目标主要表在以下三方面：

1、内容方面，应使学生牢固掌握矢量运算，梯度、散度和旋度概念，高斯公式和斯托克司公式; 掌握恒定和时变电磁场的麦克斯韦方程组、泊松方程、电磁波的波动方程等；掌握分离变量法、镜

像法、有有界空间中电磁波的求解方法等；理解电磁场的矢势¦和标势、规范变换、规范不变性、库仑规范、洛仑兹规范、时谐平面电磁波、推迟势、电磁辐射、截止频率和谐振频率等概念。

2、能力方面，应使学生学会和掌握如何通过数学方法求解一些基本和实际问题，对结果给予物理解释的科学研究方法；使学生在运算能力和抽象思维能力方面受到初步而又严格的训练；培养学生解决和研究问题的能力，培养学生严谨的科学学风。

3、方法方面，着重物理概念、基本规律和基本问题的解释和阐述，注意本课程与大学物理电磁学的衔接，以及与后继课程联系，注重解决常见基本问题和实际问题。在帮助学生打下坚实基础的前提下，坚持教学内容与现代科学技术接轨，使现代科学技术的成果渗透到本课程内容之中，提高学生的兴趣，拓宽

学生的知识面。

通过本课程的学习，使学生牢固掌握电磁场与电磁波方面的基本概念、基本理论及主要分析方法，具有基本的电磁问题解题能力，对天线理论也要有一定的了解。为以后现代通信技术的学习与应用打下良好的基础。

三、课程教学内容、要求及学时安排

第一章矢量分析

【教学内容】

1 .标量场和矢量场；

2. 矢量与矢量场的不变特性；

3. 矢量的通量散度；

4. 矢量的环流旋度；

5. 标量场的梯度；

6. 亥姆霍兹定理。

【教学要求】

1. 掌握矢量的各种运算；

2. 掌握散度、旋度、梯度的计算；

3•掌握圆柱坐标系和球坐标系的计算；

4. 理解高斯定理和斯托克斯定理的重要性；

5•理解亥姆霍兹定理的意义。

【教学方法】

【学时】6学时

第二章电磁场中的基本物理量和基本实验定律

【教学内容】

1. 电荷与电荷分布；

2. 电流与电流密度；

3. 电流连续性方程；

4. 电场强度库仑定律；

5. 安培力定律磁感应；

6. 电场强度的矢量积分公式；

7. 磁感应强度的矢量积分公式。

【教学要求】

1. 掌握电荷分布与电流密度的计算；

2. 掌握电场强度的矢量积分公式和磁感应强度的矢量积分公式；

3. 理解电流连续性方程的重要性；

4. 理解库仑定律和安培力定律的意义。

【教学方法】

【学时】3学时

第三章静电场分析

【教学内容】

1. 静电场分析的基本变量；

2. 真空中静电场的基本方程；

3. 电位函数；

4. 泊松方程拉普拉斯方程；

5. 唯一性定理；

6. 电极化及极化强度；

7. 介质中的高斯定律及边界条件；

8. 恒定电场的基本方程及边界条件；

9. 电场能量及静电力。

【教学要求】

1. 掌握真空中静电场的基本方程；

2. 掌握电位函数的计算；

3. 掌握极化强度的计算；

4. 掌握电场能量与静电力的计算；

5. 掌握恒定电场的基本方程；

6. 理解高斯定律的重要性；

7. 理解唯一性定理的意义。

【教学方法】

【学时】8学时

第四章静态场边值问题的解法【教学内容】

1. 直角坐标中的分离变量法；

2. 圆柱坐标中的分离变量法；

3. 球坐标中的分离变量法；

4. 镜像法。