电磁场课程设计
电磁场maxwell课程设计
电磁场maxwell课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握麦克斯韦方程组的基本概念和数学表达；2. 学生能解释电磁波的产生、传播和接收的基本原理；3. 学生能运用麦克斯韦方程组分析简单的电磁现象。
技能目标：1. 学生能够运用数学工具，如微积分和向量代数，解决电磁场问题；2. 学生能够运用物理原理，设计和进行简单的电磁场实验；3. 学生能够通过案例分析和问题解决，提高科学探究和逻辑思维能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习电磁场理论，培养对物理科学的兴趣和好奇心；2. 学生在学习过程中，培养批判性思维和创新精神；3. 学生通过小组合作，培养团队协作精神和沟通能力；4. 学生能够认识到物理学在科技发展和现代社会中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为高中物理选修课，旨在帮助学生深入理解电磁场理论，提高科学素养。
学生特点：高中年级学生，具备一定的物理基础和数学技能，对电磁现象有一定了解，求知欲强。
教学要求：结合学生特点，通过案例教学、实验操作和问题讨论等多种教学方法，使学生在掌握知识的同时，提高实践能力和科学素养。
将目标分解为具体的学习成果，以便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 麦克斯韦方程组的推导与解释- 引导学生从法拉第电磁感应定律、安培环路定律等基本定律出发，推导出麦克斯韦方程组；- 通过实例分析，让学生理解麦克斯韦方程组在描述电磁场中的重要作用。
2. 电磁波的产生与传播- 讲解电磁波的产生原理，如变化的电场产生磁场、变化的磁场产生电场；- 介绍电磁波的传播特性，包括传播速度、波长、频率等概念。
3. 电磁波的发射、传播与接收- 分析无线电波发射、传播和接收的基本原理；- 引导学生了解天线的工作原理及其在电磁波传播中的作用。
4. 电磁场应用案例分析- 结合实际案例，如无线电通信、雷达、电磁兼容等，让学生了解电磁场在科技领域的应用；- 组织学生讨论电磁场应用中的优点和潜在问题。
电磁场与电磁感应教学设计方案
06 实验设计与操作指导
静电场实验：测量点电荷间相互作用力大小
实验目的
通过测量点电荷间相互作用力大小，验证库仑定律，并理解电场强度的概念。
实验器材
静电计、点电荷源、测量尺、绝缘支架等。
静电场实验：测量点电荷间相互作用力大小
实验步骤 1. 将点电荷源固定在绝缘支架上，并调节至合适高度。
2. 将静电计Байду номын сангаас置在点电荷源附近，记录静电计示数。
磁力计、通电导线、电源、电流表、测量尺 等。
恒定磁场实验：测量通电导线周围磁场分布
实验步骤 1. 将通电导线固定在实验台上，并连接电源和电流表。
2. 调节电流大小，并记录电流表示数。
恒定磁场实验：测量通电导线周围磁场分布
3. 使用磁力计在通电导线周围不同位置测量磁场强度，并记 录数据。
4. 根据安培环路定律计算磁场分布，并与实验数据进行比较 。
02
该课程是理工科学生必修的一门基础课程，为后续专业 课程的学习打下基础。
03
通过该课程的学习，可以培养学生的物理思维能力和实 验技能，提高学生的科学素养和创新能力。
教学目标与要求
01
知识目标
掌握电磁场与电磁感应的基本概念和原理，理解电磁波 的产生、传播和接收过程，了解电磁场与物质的相互作 用。
02
运用所学知识解决相关问题。
02
学习方法与技巧
学生能够通过阅读教材、听讲、讨论、练习等多种方式学习电磁场与电
磁感应相关知识，并能够总结归纳出有效的学习方法和技巧。
03
实践能力与创新意识
学生能够通过实验、课程设计等实践活动，加深对电磁场与电磁感应相
关知识的理解和应用，并能够在实践中发现问题、提出解决方案，具有
电磁场基础课程设计
电磁场基础课程设计一、课程目标本课程旨在帮助学生全面掌握电磁场的基本理论和相关计算方法，能够熟练运用电磁场理论及其相关的数学知识，解决实际电磁场问题，为学生深入学习电子、电机、通信等相关专业知识奠定坚实的基础。
二、教学内容1. 电场理论电场的定义、电场强度、静电场的高斯定律、电势能、电场的能量密度、电介质的极化和电容器等。
2. 磁场理论磁场的定义、磁场强度、静磁场的安培定理、磁通量和磁通量密度、磁介质和磁性材料等。
3. 电磁场理论麦克斯韦方程组及其物理意义、电磁波的传播、电磁场的能量密度和能流密度等。
4. 电磁场实验电场实验：安培积分法测电场、电容器储能实验、电偶极子实验等。
磁场实验：质点带电量的测定、磁场中电子的轨迹、磁感应强度测定等。
电磁场实验：电磁振荡实验、射频场实验、全息照相实验等。
三、教学方法本课程将采用理论讲解和实验操作相结合的教学方法，注重理论知识和实际操作的结合，采用示范实验、互动演示、小组合作和讨论等教学方法，提高学生实际操作的能力、创新思维和团队精神，使学生在学习过程中掌握知识，培养实际应用能力，达到课程目标。
四、考核方式本课程的考核方式包括课堂测试和实验报告两部分，每部分占总成绩的50%。
课堂测试：以选择题、计算题、简答题等形式进行，考查学生对本课程理论知识的掌握和理解情况。
实验报告：做实验时要认真记录实验数据，实验报告需要详细叙述实验过程、结果及数据的处理和分析，考查学生对实验操作的掌握能力和实验结果的分析能力。
五、教材参考1.高等电磁场理论，王长和等著，清华大学出版社，2012年版。
2.电磁场理论与应用，王德生等著，高等教育出版社，2013年版。
3.应用电磁场，王阳等著，电子工业出版社，2011年版。
六、教学时长本课程为期16周，每周3个学时，共计48学时。
七、总结本课程作为电子信息类专业的基础课程，对于学生的职业发展和学术研究具有重要意义，将帮助学生更好地理解电子、电机、通信等专业知识，并为未来的专业研究和科研工作打下坚实的基础。
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。
电磁场理论与应用教案
电磁场理论与应用教案一、教学目标1、让学生理解电磁场的基本概念，包括电场、磁场、电磁波等。
2、使学生掌握麦克斯韦方程组的基本形式和物理意义。
3、帮助学生学会运用电磁场理论解决一些简单的实际问题。
4、培养学生的逻辑思维能力和科学素养。
二、教学重难点1、重点电场和磁场的基本性质。
麦克斯韦方程组的推导和应用。
电磁波的产生、传播和特性。
2、难点理解麦克斯韦方程组中各个方程的物理含义及相互关系。
运用电磁场理论分析复杂的电磁现象和解决实际问题。
三、教学方法1、讲授法：讲解电磁场的基本概念、理论和公式。
2、演示法：通过实验演示或多媒体动画展示电磁现象，帮助学生直观理解。
3、讨论法：组织学生讨论相关问题，促进学生思考和交流。
四、教学过程1、课程导入（约 10 分钟）展示一些与电磁现象相关的图片或视频，如闪电、电动机、手机通信等，引发学生的兴趣。
提问学生在日常生活中观察到的电磁现象，引导学生思考电磁现象背后的原理。
2、电场的基本概念（约 20 分钟）讲解电荷、电场的概念，以及库仑定律。
通过示例说明电场对电荷的作用。
介绍电场强度的定义和计算方法。
3、磁场的基本概念（约 20 分钟）引入磁场的概念，讲解磁极、磁力线等。
阐述安培定律，解释电流产生磁场的原理。
介绍磁感应强度的定义和计算。
4、麦克斯韦方程组（约 30 分钟）逐步推导麦克斯韦方程组的四个方程，解释每个方程的物理意义。
结合实例说明麦克斯韦方程组在电磁学中的重要地位。
强调方程组的完整性和统一性。
5、电磁波（约 30 分钟）讲解电磁波的产生机制，如振荡电路。
描述电磁波的传播特性，包括波长、频率、波速等。
介绍电磁波在通信、雷达等领域的应用。
6、实例分析与讨论（约 20 分钟）给出一些实际问题，如变压器工作原理、电磁屏蔽等，让学生运用所学知识进行分析和讨论。
引导学生思考如何在实际中优化电磁设备的性能。
7、课程总结（约 10 分钟）回顾本节课的重点内容，包括电磁场的基本概念、麦克斯韦方程组和电磁波。
大学物理电磁场手写教案
---一、课程名称：大学物理电磁场二、授课班级：XX班三、授课教师：[教师姓名]四、授课时间：[具体日期]五、教学目标：1. 理解电磁场的基本概念，掌握电磁场的定义、性质和分布规律。
2. 掌握电磁场方程及其物理意义，能够运用电磁场方程解决实际问题。
3. 理解电磁波的传播特性，包括电磁波的传播速度、波长、频率等基本概念。
4. 熟悉电磁场在生活中的应用，如无线电通信、微波炉等。
六、教学内容：1. 电磁场的基本概念：介绍电磁场的定义、性质、分布规律等。
2. 电磁场方程：讲解麦克斯韦方程组，包括高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律等。
3. 电磁波：介绍电磁波的传播特性，包括电磁波的传播速度、波长、频率等。
4. 电磁场在生活中的应用：举例说明电磁场在无线电通信、微波炉等领域的应用。
七、教学重点：1. 电磁场方程的理解和应用。
2. 电磁波的传播特性。
3. 电磁场在生活中的应用。
八、教学难点：1. 电磁场方程的物理意义和数学形式的理解。
2. 电磁波的传播过程的解析。
九、教学方法：1. 讲授法：系统讲解电磁场的基本概念、方程和电磁波传播特性。
2. 案例分析法：通过具体案例，如无线电通信、微波炉等，加深对电磁场应用的理解。
3. 讨论法：引导学生对电磁场方程和电磁波传播特性进行讨论，提高学生的分析能力。
十、教学过程：1. 导入：通过提问的方式，引导学生回顾电磁学基础知识，引出电磁场的基本概念。
2. 讲解电磁场方程：详细讲解麦克斯韦方程组的各个定律，并举例说明其在实际问题中的应用。
3. 电磁波传播特性：介绍电磁波的传播速度、波长、频率等基本概念，并通过实例讲解电磁波的传播过程。
4. 电磁场在生活中的应用：结合无线电通信、微波炉等实例，讲解电磁场在生活中的应用。
5. 课堂讨论：组织学生讨论电磁场方程和电磁波传播特性，培养学生的分析能力。
6. 总结：总结本节课的主要内容，布置课后作业。
十一、课后作业：1. 阅读教材中关于电磁场方程的内容，理解其物理意义和数学形式。
高中物理电磁场电动课程设计
高中物理电磁场电动课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电磁场基本概念，理解电场、磁场及其相互作用原理；2. 使学生掌握电动势的概念，理解电场力做功与电势能的关系；3. 帮助学生理解电磁感应现象，掌握法拉第电磁感应定律及其应用；4. 引导学生掌握洛伦兹力的计算方法，理解带电粒子在电磁场中的运动规律。
技能目标：1. 培养学生运用物理公式解决实际问题的能力，特别是在电磁场领域；2. 培养学生运用物理图形、图像分析问题的能力，如电场线、磁场线的描绘；3. 提高学生进行实验操作和数据处理的能力，通过实验验证电磁场相关理论。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣，激发他们探索电磁场领域的热情；2. 培养学生勇于探究、严谨治学的科学态度，使他们具备良好的学术素养；3. 增强学生的团队合作意识，培养他们在学术讨论中尊重他人、倾听意见的良好习惯。
本课程针对高中物理电磁场电动内容，结合学生年级特点，注重理论与实践相结合。
通过本课程的学习，使学生能够深入理解电磁场的基本概念和原理，提高解决实际问题的能力，培养科学素养和团队合作精神。
同时，课程目标具体、可衡量，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 电场基本概念：电荷、电场、电场强度、电势；2. 电场力的计算：库仑定律、电场力做功、电势能；3. 电场与导体：静电平衡、导体表面的电场、电容；4. 磁场基本概念：磁感应强度、磁场力、安培环路定律；5. 电磁感应：法拉第电磁感应定律、楞次定律、感应电流的计算；6. 电磁波：麦克斯韦方程组、电磁波的传播、电磁波的发射与接收；7. 洛伦兹力：带电粒子在电磁场中的运动、粒子加速器、磁悬浮列车；8. 实验教学：电场、磁场测量、电磁感应实验。
教学内容依据课程目标，紧密结合教材章节进行选择和组织。
教学大纲明确教学内容安排和进度，包括基本概念、计算方法、实验操作等，确保学生系统掌握电磁场电动相关知识。
教学内容具有科学性和系统性，旨在培养学生扎实的理论基础和良好的实践能力。
工程电磁场第2版课程设计
工程电磁场第2版课程设计一、设计目的工程电磁场是电磁场理论的一个重要应用分支，本课程的目的是使学生掌握电磁场理论、方法和应用，为工程实际问题解决提供基础知识和分析工具。
通过本次课程设计，旨在加强学生对工程电磁场的理解，提高学生分析和解决工程电磁场问题的能力。
二、设计内容本次课程设计将围绕以下两个方面展开：1.电磁场求解与分析2.工程电磁场应用案例分析1. 电磁场求解与分析1.熟悉静电场、恒定磁场和时变电磁场的基本概念，并理解Maxwell方程组的物理意义。
2.能够运用静电场、恒定磁场和时变电磁场的Maxwell方程组解决实际问题，在常见电磁场问题中熟练掌握解题方法。
3.巩固矢量分析的基本概念，学会运用矢量分析解决电磁场问题。
4.理解波动方程及其解的物理意义，能够运用波动方程求解电磁波问题。
2. 工程电磁场应用案例分析1.了解常见电磁场应用，如电磁波无线通信、雷达、电磁障碍物检测等。
2.了解常用电磁场计算方法，比如有限元方法等。
3.学习工程电磁场案例分析，例如电力系统中的电磁干扰、电磁计量等。
4.探究电磁场与其他领域的交叉应用，如电磁场在环境监测和医学诊断中的应用。
三、设计要求1.设计形式不限，可以是工程电磁场问题的分析报告、计算数值模拟、具有一定实践操作性的实验设计、应用案例等。
2.设计内容可以是任意与工程电磁场相关的问题。
3.设计原则：贴近实际、具有可行性、有意义、有创新性、以及有一定的综合性和深度。
四、评分标准1.设计内容的实用性和创新性（占50%）。
2.设计报告的严谨性（占30%）。
3.实验及其结果的实际意义（占20%）。
五、参考资料1.工程电磁场，杨斌，高等教育出版社，2012。
2.利用MATLAB求解工程电磁场，方芳，机械工业出版社，2015。
3.工程电磁场理论与应用，李振华，机械工业出版社，2016。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.课程设计的目的与作用
1.1设计目的：
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。
1.2设计作用：
通过电磁场与电磁波课程设计，让同学了解求解电磁场常用的工具和解题技巧。
和熟悉电磁场领域常用软件ANSOFT建模过程，熟练掌握MAXWELL方程的建立，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。
2.设计任务及所用Maxwell软件环境介绍
2.1设计任务：
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。
2.2Maxwell软件环境：
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、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。
3电磁模型的建立
3.1：建模（Model）
Project > Insert Maxwell 3D Design
File>Save as> Dipole antenna （工程命名为“Dipole antenna”）选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Eddy current
设置几何尺寸单位：
Modeler > Units > Select Units: m (meters)
创建线圈
Draw>Torus
中心点：（0,0,0）
输入线圈的内径：（0.0095,0,0）
输入线圈的外径：（0.001,0,0）
将材料设置为Copper
重命名为：coil
创建计算区域Region
Draw>Sphere
中心点：（0,0,0）
输入球形计算区域的半径：（0.06,0,0）材料设为vacuum
创建激励电流加载面（Create Section）
Select coil
Modeler > Surface > Section
Section Plane: YZ平面
Modeler > Boolean > Separate Bodies（分离两Section面）Del 删除1个截面
将剩下的1个截面重命名为“current”
2.设置激励（Assign Excitation）
选中线圈截面：current
Maxwell 3D> Excitations > Assign > Current Value: 1.414A
Type: soild
设置涡流效应和位移电流存在区域
Maxwell > Excitations > Set Eddy Effects 设置如下图：
设置辐射边界 Radiation Boundary
关于辐射边界的一些基本知识：
1．辐射边界在仿真电磁场开域问题时使用，辐射边界可完全吸收该边界所包围区域内向外辐射的电磁波，不会造成电磁波的反射。
2．辐射边界只在涡流求解器中使用。
3．辐射边界必须与位移电流（Displacement current）设置同时使用。
4．辐射边界一般都设为球形（也可以是其他形状），辐射边界到辐射源的距离一般大于电磁波波长的1/4。
5. 在天线的辐射问题中，一般习惯将研究目标或区域的尺寸表示为电磁(f波)波长（ l ，
lambda）的函数。
将region的半径表示为 l 的函数
选中Region下的Create sphere ,将半径radius改为：lambda/4+0.01 (m)
添加变量lambda的定义为：c0/frequ (这里c0表示真空中的光速)
添加变量frequ的定义为：1.5GHz
按 f 键，改为面选择
选中Region的外表面
Maxwell > Boundaries > Assign > Radiation…
设置表面剖分的近似原则
选中外表面
Maxwell > Mesh Operations > Assign > Surface Approximation…Maximum surface deviation：ignore
Set maximum normal deviation (angle)：15 deg
Set aspect ratio：10
Maximum surface deviation :
表面偏差距离：模型的剖分三角平面与真实表面之间的距离
若模型真实表面是平面，则表面偏差距离为0。
Maximum normal deviation:
模型的剖分三角平面与真实表面的法向分量之间的夹角。
Aspect ratio
剖分三角单元的Aspect ratio是指三角单元的外接圆半径与三角形内径的比值。
若该参数为1，表示三角单元为等边三角形。
对于平面剖分，Aspect ratio的设置下限为4。
对于曲面剖分，Aspect ratio的设置下限为1.2。
创建计算区域的外表面
选中Region区域的外表面
Modeler > Surface > Create Object From Face
将该面重命名为Outside
3.设置计算参数（Assign Executive Parameter）
Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix
4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）
Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup
最大迭代次数： Maximum number of passes ： 5
误差要求： Percent Error: 10%
频率设置： Solver > Adaptive Frequency: 1.5GHz
5.Check & Run
3.2构建实际模型
模型效果图
4电磁模型计算及仿真结果后处理分析4.1Ponyting矢量计算表达式
4.2辐射电阻表达式
4.3仿真效果
Ponyting矢量分布图
辐射电阻结果
4.4曲线分析结果
5 设计总结和体会
刚开始接触Ansoft时，感觉很困难，但是经过一段时间的学习以后，感觉这个软件用起来还是挺方便的。
这也使我对于有限元法和Ansoft有了一定的了解，对于利用仿真的方法形象的模拟静电场有了一定的体会。
这次的静电场仿真作业让我对静电场有了更加深入的了解，同时对解析法有了更加深刻的体会。
基本掌握了Maxwell的基本操作，对利用计算机工具求解电磁场问题有了更加深刻的认识。
6 参考文献：
1.《微波技术与天线》刘学观郭辉萍西安电子科技大学出版社
2.《电磁场与电磁波》苏东林高等教育出版社
11。