河海大学_2012_通信工程专业_4-《电磁场与电磁波》教学大纲

河海大学_2012_通信工程专业_4-《电磁场与电磁波》教学大纲 《电磁场与电磁波》教学大纲 一、课程名称:电磁场与电磁波 Electromagnetic Field and Wave 二、课程编号: 三、学分学时:3学分 / 48学时 四、使用教材:丁君，工程电磁场与电磁波，高等教育出版社，2005年07月 五、课程属性:专业主干课 / 必修 六、教学对象:通信工程专业本科生 七、开课单位:计算机与信息学院信息与通信工程系 八、先修课程:高等数学，大学物理，电路 九、教学目标: 工程电磁场与电磁波是高等学校工科电子信息和通信等专业的本科生必修的一门技术基础课。通过该课程的学习，使学生对宏观电磁场与电磁波的基本概念和规律有深入完整的理解，掌握麦克斯韦方程组的含义及其应用，了解媒质的电磁特性及电磁边界条件，学会定量计算简单电磁场和电磁波问的基本，具备对简单工程电磁问题的分析能力。 十、课程要求: 本课程采用课程讲授的教学方式，重点培养学生的对基本概念、基本理论和基本方法的掌握，希望在教师引导下，学生逐步学会分析问题，解决问题，注意理论和实际结合，增强灵活运用知识解决实际问题的能力。本课程要求课前阅读教材的相关部分和参考文献，保证课堂听讲效果，课后按时完成布置的作业，及时进行教学互动交流。 十一、教学内容 本课程主要由以下内容组成: 第一章 矢量分析(4学时) , 知识要点:理解矢量的概念及示方法;掌握矢量基本运算，矢量的加法、减法、标量积、 矢量积;掌握标量场的梯度、矢量场的散度、矢量场的旋度概念及运算;理解矢量微分元并 会写出其正确的表达式;了解正交坐标系及矢量在不同坐标系中的变换;了解重要的场论公 式。 , 重点难点:矢量基本运算，矢量微分元，标量场的梯度、矢量场的散度和旋度的意义，不同 坐标系中的矢量微元表示。 , 教学方法:讲授，课后习题。 第二章 电磁学基本理论(6学时) , 知识要点:理解并计算电场和磁场的基本物理量;理解位移电流的概念，并会用安培环路定 律解题;理解并应用法拉第电磁感应定律;应用电流连续性方程解题;深刻领会并熟练掌握 应用高斯定律求解电磁问题;深刻领会麦克斯韦方程组的含义，并熟练应用其求解电磁问题。 , 重点难点:电场强度和磁感应强度的定义与计算，位移电流的概念，麦克斯韦方程组的物理 含义及应用。 , 教学方法:讲授，课后习题。 第三章 媒质的电磁性质和边界条件(6学时) , 知识要点:了解电场中的导体的特性和电导率，理解导体中的传导电流与恒定电场的关系; 了解电介质的极化现象和极化强度，理解电介质中电位移矢量和电场强度的关系;了解磁介 深刻领会并熟练掌质的磁化现象和磁化强度，理解磁介质中磁感应强度和磁场强度的关系; 握媒质中的麦克斯韦方程组; 掌握电磁场的边界条件，并熟练应用其求解电磁问题。 , 重点难点:导体在静电场中的静电平衡现象，导体的传导、介质的极化和磁化概念及物态方 程，边界条件。 , 教学方法:讲授，课后习题。 第四章 静态场的解(8学时) , 知识要点:理解静态场特性，及泊松方程和拉普拉斯方程;理解静态场的重要原理和定理; 熟练应用镜像法求解静态电磁场问题;熟练应用分离变量法求解静态电磁问题;了解复变函 数法。 , 重点难点:静态场概念，惟一性定理，镜像法实质的掌握，镜像源的确定和计算，直角坐标 系中的分离变量法 , 教学方法:讲授，课后习题。 第五章 场论和路论的关系(4学时) , 知识要点:理解场论和路论的关系;掌握电阻、电容、电感的求法;理解基尔霍夫定律和麦克 斯韦方程的关系。 , 重点难点:电阻、电感、电容元件中电场和磁场的计算 , 教学方法:讲授，课后习题。 第六章 平面电磁波(10学时) , 知识要点:理解平面电磁波的定义和特性;理解电磁场波动方程;掌握均匀平面波在无耗介质 中的传播特性，熟练计算其参数;掌握均匀平面波在有耗媒质中的传播特性，计算其参数;理 解波的极化的概念，分析波的极化方式;熟练掌握均匀平面波垂直入射的反射和透射规律，并 会计算波的反射系数和透射系数，及反射场和透射场;了解多层介质中的反射与透射规律;了 解均匀平面波斜入射的反射和折射特性规律，分析波的全反射与全折射现象。 , 重点难点:时变场的波动方程;均匀平面波传播特性;电磁波的极化特性及极化类型的判定; 坡印廷定理和坡印廷矢量的物理意义;沿任意方向传播的均匀平面波的表示、斜入射的分析。 , 教学方法:讲授，课后习题。 第七章 规则波导和空腔谐振器(4学时) , 知识要点:理解规则波导中电磁波的一般特性;掌握矩形波导的传输特性，及TE模的场结10 构;掌握圆柱形波导的传输特性，及常见模的场结构;了解空腔谐振器的谐振波长、品质因数 及常用谐振模式。 , 重点难点:矩形波导的传输特性，主模式的场结构。 , 教学方法:讲授，课后习题。 第八章 电磁波的辐射(6学时) , 知识要点:理解电磁辐射的概念，了解电磁辐射产生的条件;理解滞后位的概念;掌握电偶极 子的辐射特性，计算电偶极子的辐射场、辐射功率、辐射电阻、方向性函数和方向图;了解磁 偶极子的辐射特性及辐射场;理解半波振子的概念，掌握半波振子辐射场及方向性函数的计算; 理解天线阵辐射的概念，掌握二元阵辐射场的计算方法，了解均匀直线阵的辐射场。 , 重点难点:滞后位的概念;电偶极子辐射场特性;半波振子的辐射场特性。 , 教学方法:讲授，课后习题。 十二、实践环节: 本课程另安排0.5学分10学时实验课，主要包括:电磁波的反射、衍射、干涉和全折射实验，电磁波在自由空间的波长的测量，无耗媒质介电常数的测量，电磁波极化的研究。详见《电磁场与电磁波实验教学大纲》。 , 实验1:验证电磁波的反射和折射定律 研究电磁波在良导体表面上的反射，在介质表面上的反射与折射，电磁波的全反射和全折射。 , 实验2:电磁波的单缝衍射、双缝干涉实验 验证电磁波与光的相同特性，单缝衍射、双缝干涉特性。 , 实验3:电磁波参数测量，无耗媒质介电常数的测量 应用迈克尔逊干涉原理测量自由空间的波长，进行有机玻璃介电常数测量。 , 实验4:电磁波极化的研究 偏振实验，直线极化波的产生和特点，圆极化波的形成、辐射和接收过程。 十三、教学参考 1、参考教材 , 陈国瑞，《工程电磁场与电磁波》，西北工业大学出版社，2001年7月 2、参考文献 , 冯慈璋等，《工程电磁场导论》，高等教育出版社，2000年6月 , 谢处方，饶克瑾，《电磁场与电磁波》，高等教育出版社，1999年 3、网络资源 , 浙江大学《电磁场与电磁波》课程网站 , 西北工业大学《电磁场与电磁波》精品课程 , 电子科技大学《电磁场与波》国家精品课 程 , 西安电子科技大学《电磁场与电磁波》精品课程 十四、考核方式: 考核/考查方式:闭卷考试，课程总成绩由平时成绩(到课情况、作业情况等)和卷面考试成绩综合评定。 十五、课程说明: 大纲编写人:殷兴辉 李黎 大纲编写日期:2012年4月29日