电磁场理论 - 苏东林 - 教学大纲

《电磁场理论》教学大纲

课程编号：02j82110

课程名称：电磁场理论 Electromagnetic Field Theory 学分/学时：4/64 先修课程： 名称 数学分析 高等代数 复变函数与积分变换 基础物理学 名称 数学分析 高等代数 复变函数与积分变换 基础物理学 编号 09j70010/20 09j70601 09j70360 09j70632/40 编号 09j70010/20 09j70601 09j70360 09j70632/40

一、课程教学目标

电磁场理论是 电子工程类专业的主要基础课程之一，它不仅是许多专业课程的重要基础，而且是许多新兴边缘学科的发展基础和生长点。本课程从电磁场的角度研究物质的基本属 性、运动规律及其相互作用。本课程理论严谨、体系完整，其逻辑推理、数学物理分析方法及所研究的电磁场的运动规律都具有独特之处，具有一定的代表性。

通过本课程的 学习，应使学生开阔视野，学会从场的角度观察问题、分析问题、解决问题。在学习内容上，学生应掌握静态和时变电磁场的基本性质、典型分析方法；正确理解电 磁场的基本概念，并能运用这些概念，从电磁场的角度分析和处理一些典型的电磁场边值问题；掌握宏观电磁场的基本规律，对电磁场及电磁波的整体理论体系有一 个比较完整的理解。从而为学习后续课程及今后攻读研究生打下扎实的基础。 二、教学内容及基本要求 课程主要内容：

数学准备知识、整体宏观场定律、静态场、物质中的宏观场定律、电磁场功-能关系、时变场与电磁波、辐射。

各部分内容与学时安排： 1、绪论与数学准备知识（8学时）：

绪论，矢量分析与场论（矢量分析，广义正交坐标系；场论：梯度、散度、高斯定理、旋度、斯托克斯定理、格林定理）。

2、整体宏观场定律（7学时）： 自由空间场定律：积分形式麦克斯韦场定律整体物理意义，微分形式自由空间场定律整体物理意义，边界条件。 3、静态场（14学时）：

静电场标量位物理意义，标量位微分方程及边界条件，标量位的性质,镜像法，静电场分离变量法，静磁场的矢量位，静磁场的标量位，函数位远区多极子展开。 4、物质中的宏观场定律（4学时）：

物质极化与磁化的基本概念，物质中的场定律。 5、电磁场功-能关系（4学时）： 电磁场的能量，坡印廷定理。 6、时变场与电磁波（15学时）：

波动方程（1D，3D），自由空间平面电磁波，均匀平面波，时谐场，复数场定律，电磁波的极化，均匀平面波的传播，平面波在有耗媒质中的传播，理想介质与理想导体界面的反射现象，不同媒质界面的反射透射现象。 7、辐射（11学时）：

时变场位函数，电流元辐射场分析，对称振子的辐射，磁流元辐射场分析，惠更斯元辐射场分析，天线阵简介。

内容 课程概述；矢量分析；广义坐标系； 场论：梯度、散度、高斯定理，拉普拉斯算符 旋度，斯托克斯定理， 积分场定律自由空间场定律：麦克斯韦场定律整体物理意义 微分场定律整体物理意义，边界条件 静电场标量位物理意义；标量位微分方程及边界条件 标量位的性质,镜像法 静电场分离变量法 静磁场的矢量位，静磁场的标量位，位函数远区多极子展开 物质极化与磁化的基本概念，物质中的场定律 电磁场的能量，坡印廷定理 波动方程（1D，3D）自由空间平面电磁波 均匀平面波，时谐场，复数场定律， 电磁波的极化 均匀平面波的传播 平面波在有耗媒质中的传播 理想介质与理想导体界面的反射现象 不同媒质界面的反射透射现象 学时 周次 3 3 2 2 5 3 4 4 3 4 4 2 3 2 2 2 2 2 1 1-2 2 3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10 10-11 11 12 12 13 13 时变场位函数 电流元辐射场分析，对称振子 磁流元辐射场分析 惠更斯元辐射的分析 天线阵简介 2 4 1 2 2 14 14-15 15-16 15-16 16

三、教学安排及方式

随堂安排计算机辅助教学演示；

讲座、讨论、演示实验等共计4学时； 硬件实验4学时。

四、考核方式

作业（含大型作业）：20％；期中考试（笔试）：30％；期末考试：50％（笔试）。

五、参考教材

《电磁场与电磁波》，苏东林，陈爱新，谢树果等，高等教育出版社，2009年。 《工程电磁场基础》，徐永斌等，北航出版社，1992年。

《电磁场理论学习辅导与典型题解》，苏东林，陈爱新，谢树果，电子工业出版社，2005年。

《电磁场与电磁波》（第4版），谢处方、饶克谨，高等教育出版社，2006年。 《工程电磁场导论》，冯慈璋、马西奎，高等教育出版社，2000年。 《电磁场与电磁波》（第2版），杨儒贵，高等教育出版社，2007年。 《工程电磁场原理》，倪光正，高等教育出版社，2002年。

六、开课老师

苏东林、教授、电子信息工程学院 陈爱新、副教授、电子信息工程学院 谢树果、教授、电子信息工程学院

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