《电磁场导论》教学大纲

《电磁场理论》教学大纲
一、课程概述
《电磁场理论》是通信工程专业的一门重要专业基础课，内容包括静电场、静磁场、静态场的边值问题、时变电磁波、平面电磁波、电磁波的传输和电磁波的辐射等。

这门课程的
理论性较强，概念较抽象，应用的数学知识较多，因此在学习这门课程之前，应当具备大学
物理和高等数学矢量场分析的扎实基础。

先修课程是高等数学、电磁学。

该课程培养学生掌握电磁场的基本规律，加深对电磁场性质的理解，获得分析和处理电磁场问题的一些最基本的方法和能力。

进一步培养辩证唯物主义的世界观。

二、课程目标
1．掌握静态场的基本规律，学会静态场的分析处理方法。

2．理解麦克斯韦方程组的内涵。

3．学会用麦克斯韦方程组去分析解决时变电磁场的基本问题。

4．了解微波传输和辐射的理论。

三、课程内容与教学要求
这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。

这四个层次的一般
涵义表述如下：
知道——是指对这门学科的基本知识、基本理论的认知。

理解——是指运用已了解的基本原理说明、解释一些现象、进行简单的分析计算。

掌握——是指利用掌握的理论知识对一些较复杂的电磁现象进行解释，说明其本质。

学会——是指能应用所学的电磁场理论去处理分析有关问题。

教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。

本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。

教学内容及教学要求表
教学内容知道理解掌握学会1矢量分析
1·1 标量场与矢量场√。

电磁场理论Fundamental Theory of Electromagnetic Field一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分：3学分课程总学时：48学时，其中讲课：48学时课程性质：必修开课学期：第4学期先修课程：高等数学，大学物理适用专业：大气科学（大气探测方向）教材：《电磁场与电磁波》高等教育出版社，谢处方，饶克谨编著，2009年，第四版。

开课单位：大气物理学院大气探测系二、课程性质、教学目标和任务本课程主要包括静态电磁场与时变电磁场两大部分内。

静态电磁场部分从基本的实验定律出发给出静态电磁场的分析方法，是本课程的基础。

时变电磁场部分介绍麦克斯韦方程，并由麦克斯韦方程导出波动方程。

正弦平面电磁波是研究一般时变电磁场的基础，课程介绍了平面电磁波的传播特性以及在分界面上的反射透射等问题。

导行电磁波在微波技术中有重要的应用，而电磁波辐射是电磁波的产生的振荡源。

掌握本课程后，能够为大气遥感，雷达探测学习奠定坚实基础，提高在雷达遥感硬件方面的应用科研能力。

要求学生能够全面系统的掌握电磁场与电磁波的基本概念、基本理论和基本方法，具有具备较强的分析问题与解决问题的能力。

三、教学内容和要求第1章矢量分析（10学时）（1）掌握矢量场的基本概念、矢量的数学运算法则；（2）熟悉矢量场的三度分析运算(梯度、散度和旋度)；（3）理解矢量场三度运算的物理意义，理解三度和通量以及旋量的区别和联系；（4）了解格林函数和亥姆霍兹定理的基本数学运算和物理意义；（5）初步了解矢量运算在电磁场理论中的作用，初步了解电磁场是张量场，研究和描述电磁场和带电粒子的相互作用离不开矢量数学运算；第2章电磁场的基本规律（8学时）（1）掌握电磁场的基本规律，能利用电磁场的基础知识解释一些大气放电现象；（2）熟悉麦克斯韦方程组的积分和微分形式，以及方程组的推导和深刻的物理意义；（3）理解介质的极化和磁化，能很好的借助外界电场分析计算介质的极化电荷和磁化电流分布；（4）了解电磁场的边界条件，以及不同的边界条件对电磁场各个分量的影响；（5）初步了解电磁场理论在雷电科学与技术中的作用，能举例说明防雷工程设计中的电磁现象；第3章静态电磁场及其边值问题的解（8学时）（1）掌握静电场的基本问题是求满足边界条件的泊松方程；（2）熟悉静电场的三种解法：镜像法、分离变量法和有限差分法；（3）理解恒定电场和静电场的区别和联系；（4）了解唯一性定理及其深刻的物理含义，并初步学会应用唯一性定理解决一些特殊的静电场问题；（5）初步了解导电介质中的电场分布；第4章时变电磁场（6学时）（1）掌握时变电磁场的波动方程；（2）熟悉时谐电磁波的复数表示，熟悉复电容率和复磁导率；（3）理解电磁场能量守恒定律；（4）了解唯一性定理；（5）初步了解电磁场频域和时域变换，了解傅里叶变换和傅里叶逆变换；第5章均匀平面波在无界空间中的传播（4学时）（1）掌握均匀平面波的基本概念；（2）熟悉均匀平面波的极化和在无界空间中的传播；（3）理解均匀平面是最简单的一种电磁波模型，是时谐电磁波在远距离的近似；（4）了解均匀平面波在导电介质中的传播；第6章均匀平面波的反射和折射（4学时）（1）掌握均匀平面波的反射和折射基本概念，如反射系数、投射系数和全反射等；（2）熟悉均匀平面波在理想导体表面的反射和趋肤效应；（3）理解不同极化波在理想导体表面的入射和反射特征；（4）了解多层介质对均匀平面波如何和反射的影响；（5）初步了解电导率分层的介质对平面电磁场传播的影响；第7章导行电磁波（4学时）（1）掌握导行电磁波的基本概念；（2）熟悉TEM波、TE波和TM波的传播特点及其与导行形状的关系；（3）理解圆柱形波导播的传播特性；（4）了解同轴波导中的高次模；（5）初步了解传输线方程及其工作参数等；第8章电磁辐射（2学时）（1）掌握滞后势，能利用光速的有限性正确理解推迟势因子的作用；（2）熟悉电偶极子辐射的一般特点，能熟练地根据辐射波长与传播距离之间的关系，划分近区和远区场；（3）理解电与磁的对偶性；（4）了解磁偶极子辐射；（5）初步了解天线的基本参数；四、课程考核（1）作业等：作业：8 次，课程论文： 1 篇；（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：平时成绩30%+期末考试成绩70%等综合计算五、参考书目（1）《电磁学》高等教育出版社，梁灿彬、秦光戎著，1980年，第三版。

电磁场理课程教学大纲、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分;课程名称: 电磁场理论课程性质: 专业基础课学分：4（二）课程简介、目标与任务;电磁场理论是宏观电磁现象的经典理论， 是研究电磁场的基本属性、 运动规律以及 它与带电物质之间相互作用的一门重要基础理论课。

电磁场理论是解决一切信息处理的 物质基础。

课程目标与任务：掌握静电场、恒磁场以及时变电磁场的基本理论，理解麦 克斯韦方程组的来源以及电磁统一，会利用基本的电磁理论分析一些具体的工程问题， 如电磁波传播、天线、微波等。

（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接;先修课程：高等数学、数学物理方法、电磁学关系：其中高等数学和数学物理方法是电磁场理论的数学基础， 电磁学是电磁场理 论的物理基础，电磁场理论在电磁学的基础上系统阐述电磁场的基本理论， 述电磁场理论在解决实际问题方面的应用。

（四）教材与主要参考书。

选用教材：William H.HaytJr.John A. Buck编，赵彦珍等译，工程电磁场,西安交通大学出版社（第版）。

主要参考书: 1.《电动力学》，汪映海编著，兰州大学出版社，1995年2.《电磁场理论基础》（第二版）,陈重,崔正勤，胡冰编著，北京理工大学出版社, 2010 年3.《工程电磁场导论》，冯慈章、马西奎编著，高等教育出版社，2000年4.《电磁场与电磁波》，李书芳、李莉、张阳安、高泽华编著，科学出版社，2004 年、课程内容与安排 第一章数学准备知识第一节标量和矢量第二节矢量代数第三节直角坐标系第四节矢量分量和单位矢量所属专业: 微电子科学与工程并进一步阐第五节矢量场 第六节点乘和叉乘 第七节其他坐标系：圆柱坐标系、球坐标系 第二章库仑定律和电场强度 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第三章第一节库仑定律 电场强度连续分布体电荷的电场 线电荷的电场 面电荷的电场 电力线和电场分布图 电通量密度、高斯定律和散度 第一节电通量密度 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第四章 高斯定律 高斯定律的应用：一些对称电荷的电场 高斯定律的应用：体积元电荷的电场 散度和麦克斯韦第一方程 矢量算子和散度定理 能量和电位 第一节 点电荷在电场中运动时消耗的能量第二节 线积分第三节 电位差和电位的定义 第四节 点电荷的电位第五节 点电荷系统的单位：保守性 第六节 电位梯度 第七节 电偶极子第八节 静电场中的能量密度 第五章导体和电介质第一节 第二节 第三节 第四节 第五节第六节 第七节 第八节第六章电容 电流和电流密度 电流连续性金属导体 导体性质和边界条件 半导体 电介质材料的性质 理想电介质的边界条件 第一节第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 电容的定义 平行板电容器 几个电容例子 两导体传输线的电容 采用场分布图估算二维问题中的电容 泊松方程和拉普拉斯方程第八节传输功率和损耗特性第七节 拉普拉斯方程解的例子第八节 泊松方程解的例子： P-N 结的电容 第七章 恒定磁场毕奥-沙伐定律 安培环路定律 旋度 斯托克斯定理 磁通量和磁感应强度 磁位和磁矢位 恒定磁场定律的推导第八章 磁场力、材料和电感第一节 第二节第三节第四节第五节第六节第七节 第一节运动电荷所受的力 第二节元电流所受到的力 第三节元电流之间的作用力 第四节闭合回路所受到的力和力矩 第五节磁性材料的性质 第六节磁化和磁导率 第七节磁场边界条件 第八节磁路 第九节势能和磁性材料受到的力 第十节 自感和互感第九章 时变电磁场和麦克斯韦方程第一节 法拉第定律第二节 位移电流第三节 微分形式的麦克斯韦方程组第四节 积分形式的麦克斯韦方程组第五节 推迟位第十章 传输线第一节传输线中波传播的物理描述 第二节传输线方程 第三节无损耗传输 第四节正弦电压的无损耗传输 第五节正弦波的复数形式 第六节传输线方程组及其向量形式解 第七节无损耗传输和低损耗传输第十二章平面电磁波的反射和散射第十三章导行电磁波第一节传输线场及其基本参数第二节波导基本工作原理 第三节平行平板波导中的平面波 第四节利用波方程分析平板波导 第五节矩形波导 第六节平板介质波导 第七节光纤纤维 教学方法与学时分配教学方法：教学中始终突出以学生为本的教育理念，重视课程的规划和建设， 按照 课程体系制定规范的教学大纲和教学进度表；因材施教使学生掌握物理学的发展脉络和做科研的方法， 使学生变被动学习为主动学习， 真正达到从会学到好学；通过 启发式教学培养学生较强的主动思考习惯， 注重对大学生创新思维和解决实际问题 能力的培养；及时与学生第九节波在不连续处的反射第十节电压驻波比 第十一节有限长传输线 第十二节几个传输线的例子 第十三节图解法：史密斯圆图 第十四节 暂态分析一章 均匀平面电磁波第一节自由空间中波的传播 第二节电介质中波的传播 第三节坡印亭定理和波的功率 第四节良导体中波的传播：集肤效应 第五节 波的极化第六节 磁化和磁导率第十 第一节正入射时均匀平面电磁波的反射 第二节驻波比 第三节多层媒质分界面上波的反射 第四节任意入射方向下平面电磁波的反射 第五节斜入射时平面电磁波的反射 第六节斜入射时波的全反射和全折射 第七节色散媒质中波的传播 第八节 色散媒质中的脉冲展宽进行有效沟通，布置课后作业，必要时进行习题讲解；将实际工程问题引入课堂，使学生理解电磁场理论在实际问题中的应用，加深理解电磁场理论的本质，培养学生具有一定的抽象思维能力；开发并实施多媒体教学手段，使得课程的教学实施建立在现代教育技术平台之上。

电磁场教学大纲电磁场教学大纲电磁场是物理学中的重要分支，涵盖了电学和磁学的内容。

电磁场教学大纲是为了指导教师在教学中能够有条不紊地传授这一知识领域的内容，使学生能够全面理解电磁场的基本原理和应用。

本文将探讨电磁场教学大纲的重要性、内容设置以及教学方法等方面的问题。

一、电磁场教学大纲的重要性电磁场是物理学中的基础知识，对于学生的物理素养和科学思维的培养具有重要的作用。

电磁场教学大纲的制定可以帮助教师合理安排教学内容，确保学生在学习过程中能够逐步深入理解电磁场的概念和原理。

同时，电磁场教学大纲还可以为学生提供学习的指导，帮助他们更好地掌握知识点，提高学习效果。

二、电磁场教学大纲的内容设置1. 电场电场是电荷周围的一种物理场，它的存在使得电荷之间产生相互作用。

电磁场教学大纲中应包括电场的产生和性质，电场强度的计算以及电势能的概念等内容。

通过学习电场的基本概念，学生可以理解电荷之间的相互作用规律，为后续学习提供基础。

2. 磁场磁场是磁荷周围的一种物理场，它的存在使得磁荷之间产生相互作用。

电磁场教学大纲中应包括磁场的产生和性质，磁场强度的计算以及磁感应强度的概念等内容。

学生通过学习磁场的基本概念，可以理解磁荷之间的相互作用规律，为后续学习提供基础。

3. 电磁感应电磁感应是指磁场的变化可以引起感应电流的产生。

电磁场教学大纲中应包括法拉第电磁感应定律的内容，学生通过学习电磁感应的基本原理，可以理解电磁感应现象的产生机制，为后续学习提供基础。

4. 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程，它包括了电场和磁场的基本规律。

电磁场教学大纲中应包括麦克斯韦方程组的内容，学生通过学习麦克斯韦方程组，可以深入了解电磁场的本质和相互关系。

三、电磁场教学的方法电磁场教学应注重理论与实践相结合，注重培养学生的实验能力和解决问题的能力。

在教学过程中，可以采用多媒体辅助教学的方式，通过图像、动画等形式展示电磁场的现象和原理，提高学生的学习兴趣和理解能力。

电磁场课程教学大纲Electromagnetic Field课程编号:10312004 适用专业:电气工程与自动化学时数:48 学分数:3执笔人:连存虎编写日期:2006年8月一、课程的性质和目的本门课程属于电气工程与自动化专业的专业基础课程，通过本门课程的学习，使学生在大学物理电磁学的基础上，进一步掌握电磁场基本概念；培养学生用场的观点对电气工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析与判断的初步能力；了解进行定量分析的基本途径，为进一步学习和应用各种较复杂的电磁场计算方法打下基础；通过电磁场理论的逻辑推理，培养学生正确思维和严谨的科学态度。

二、课程教学环节的基本要求课堂讲授：①教学方法采用启发式教学、鼓励学生自学、培养学生自学能力。

贯彻少而精的原则,精选教学内容,精讲多练。

②教学手段部分采用多媒体教学。

作业方面：习题课的类型一般应包括计算题、概念题和应用题等。

课外习题内容以设计计算为主，也可以布置有利于培养的分析能力和加强重要概念理解的思考题。

考试环节：考试形式采用笔试，考试题型可为：选择、填空、简答、论述、判断、分析、证明、计算等题。

三、课程的教学内容和学时分配第一章矢量分析(10学时)教学内容：矢量代数；正交坐标系；标量场的等值面及等值面方程，标量场的梯度；矢量线的微分方程；矢量场的不变特性，矢量线的特性；矢量场的散度和旋度；哈密顿算子▽和拉普拉斯算子▽2，格林定理；高斯散度公式和斯托克斯公式；两个零恒等式；无旋场与无散场；亥姆霍兹定理。

教学要求：掌握标量场的等值面及等值面方程，标量场的梯度；矢量线的微分方程，矢量场的散度和旋度；哈密顿算子▽和拉普拉斯算子▽2；高斯散度公式和斯托克斯公式，两个零恒等式；亥姆霍兹定理。

理解圆柱坐标系、球坐标系；方向导数、通量、环量；无旋场与无散场；格林定理。

了解矢量场的不变特性，矢量线的特性。

重点：掌握标量场的梯度、矢量场的散度、旋度的概念和运算，及其对场的性质的描述。

《Electromagnetic Field Theory》Course Teaching Programme（Electromagnetic Field Theory）Course number：Course nature：the fundamental courseSuit speciality：Electronic information engineering、Communication engineeringAttended course：Higher mathematicsⅠ、College physicsⅠSucceed course：Microwave technology、Antenna technologyTotal credit：3.5 credit①、The purpose and requirements of teaching1．The purpose of teachingElectromagnetic Field Theory course is the fundamental course of engineer course electronic category ；By way of learning this course，students must have a good grasp of basic concept and basic theory of electromagnetic field and electromagneticwave，In order to lay a foundation of studying succeed course.2．The requirements of teachingDuring teaching，teacher must pay attention to basic theory as well as take note of suiting the needs of the development of modern science and technology，pay attention to developing the students’ ability to analyse and solve problems.②、Class hour plan③、Content of courses1．Vector analysis（6 class hour）（1）The basic requirements of teachingUnderstand：The ordinary specific property of scalar and vector fieldsComprehend：The nature and analysis of scalar and vector fieldsMaster：The solution of divergence、curl、gradient（2）Content of courses①Vector opertions②Divergence of a vector field(emphasis、difficulty)③The curl of a vector field（emphasis、difficulty）④The gradient of a scalar function（emphasis）2．Electrostatics（8 class hour）（1）The basic requirements of teachingUnderstand：The expressing method of electrostaticsComprehend：In common use physical quantity and experiment law of electrostaticsMaster：Use experiment law to do simply calculation（2）Content of courses①Coulomb’ law（emphasis）②Electric filed intensity③Electric flux and flux density（emphasis、difficulty）④The electric potential（emphasis）⑤Energy stored in an electric field⑥Boundary conditions（emphasis、difficulty）⑦Capacitor and capacitance⑧Poisson’s and Laplace’s Equations（emphasis、difficulty）3．Steady electric currents（8 class hour）（1）The basic requirements of teachingUnderstand：The equation of continuityComprehend：Totally specific property of steady electrostaticsMaster：Can calculate current density、boundary conditions for current density and the electromotive force（2）Content of courses①Nature of current and current density（emphasis）②The equation of continuity③Joule’s law（emphasis）④Boundary conditions for current density（emphasis、difficulty）⑤The electromotive force4．Magnetostatics（6 class hour）（1）The basic requirements of teachingUnderstand：The expressing method of magnetostaticComprehend：In common use physical quantity and experiment law of magnetostatic Master：Can calculate potential 、energy（2）Content of courses①The Biot-Savart Law（emphasis、difficulty）②Ampere’s force law③Magnetic flux and Gauss’s law for magnetic fields（emphasis、difficulty）④Magnetic vector potential（difficulty）⑤Magnetic field intensity and Ampere’s circuital law⑥Magnetic scalar potential（emphasis）⑦Boundary conditions for magnetic fields（emphasis、difficulty）⑧Energy in magnetic field（emphasis）5．Time-varying electromagnetic fields（14 class hour）（1）The basic requirements of teachingUnderstand：Faraday’ s law of inductionComprehend：Maxwell’s equatio nMaster：Maxwell’s equation.Can calculate self-inductance、mutual indctance and enengy in a magnetic field（2）Content of courses①Motionnal electromotive force②Faraday’ s law of induction（emphasis、difficulty）③Maxwell’s equation （emphasis、difficulty）④Self-inductance（emphasis）⑤Mutual indctance（emphasis）⑥Enengy in a magnetic field（emphasis）⑦Maxwell’s equation from Ampere’s law⑧Maxwell’s equation from Gauss’s law⑨Maxwell’s equation and boundary conditions6． Plane wave propagation（14 class hour）（1）The basic requirements of teachingUnderstand：General wave equationsComprehend：Polarization of a wave、Normal incidence of uniform plane waves、Oblique incidence on a plane boundaryMaster：Plane wave in all kinds of medium（2）Content of courses①General wave equations（emphasis、difficulty）②Plane wave in a dielectric medium（emphasis）③Plane wave in free space（emphasis）④Plane wave in a conducting medium（emphasis）⑤Plane wave in a good conductor（emphasis）⑥Plane wave in a good dielectric（emphasis）⑦Polarization of a wave（difficulty）⑧Normal incidence of uniform plane waves⑨Oblique incidence on a plane boundary④、Teaching and check ways1．Teaching waysMultimedia teaching、English and the Chinese language teaching2．Check waysUse open-book examination，course result is made up of examination result（70%）with result at ordinary times（30%）⑤、Teaching material and a list of reference books1．B. S. Gurn. Electromagnetic Field Theory Fundamentals.China Machine Press. 2002 2．Kraus.Fleisch.Electromagnetics with Applications.Fifth Edition. Mc Graw-Hill.1999。

《电磁场理论》教学大纲课程英文名称：Theory of Electromagnetic Fields课程编码：0806033002总学时数：64 其中讲课学时：64 实验学时：0 总学分数：4授课对象：电子信息工程专业、通信工程专业课程性质：必修课一、课程任务与目的通过本课程教学内容的学习，获取电磁场理论最必要的基本知识和基本分析技能。

通过学习可以提高学生的理论基础，增强抽象理念，电磁场理论是电子信息类专业学生必须具备的知识结构的重要组成部分之一．二、课程教学的总体要求通过本大纲所规定的电磁场理论课程的全部教学内容的学习，获得电磁场理论最必要的基本理论、基本知识和基本技能，为以后从事电子工程技术管理工作和科研工作打下基础．三、课程教学内容及基本要求第一章矢量分析（4学时）教学目的和要求：掌握矢量的运算规则，及高斯和斯托克斯定律教学重点：矢量运算教学难点：散度旋度梯度和无散场和无旋场教学方法：教师讲课为主、课堂讨论为辅教学主要内容：第一节标量与矢量第二节散度旋度第三节格林定理第四节亥姆霍兹定理第二章静电场（4学时）教学目的和要求：了解掌握真空中的静电场方程与介质中的静电场方程。

教学重点：电场强度介质极化边界条件。

教学难点：介质极化两种介质的边界条件。

教学方法：教师讲课为主、课堂讨论为辅教学主要内容：第一节电场强度、电通及电场线第二节介质极化第三节两种介质的边界条件第四节电场力第三章静电场的边值问题（4学时）教学目的和要求：了解掌握镜像法及分离变量法教学重点：镜像法分离变量法教学难点：分离变量法教学方法：教师讲课为主、课堂讨论为辅教学主要内容：第一节电位微分方程；第二节镜像法第三节分离变量法第四章恒定电流场（4学时）教学目的和要求：了解掌握电流密度电流连续性原理教学重点：电流连续性原理。

教学难点：电动势。

教学方法：教师讲课为主、课堂讨论为辅教学主要内容：第一节电流及电流密度；第二节电动势第三节电流连续性原理第五章恒定磁场（4学时）教学目的和要求：了解掌握恒定磁场的特点和边界条件。

《电磁场理论》教学大纲课程编号：10407008学时：45学分：2.5课程类别：专业必修课面向对象：电子信息工程专业本科学生课程英文名称：Theory of Electromagnetic Fields一、课程的任务和目的任务：通过对本课程的学习，使学生进一步认识电磁场与电磁波的物理本质和基本规律、掌握基本的分析方法，培养学生对电磁问题的分析与求解能力，为学习相关的专业课程或深入研究电磁理论打下必要的基础。

目的：电磁场理论课程，是高等学校通信类专业一门重要得基础必修课。

本课程在大学物理（电磁学）的基础上，着重阐述电磁场与电磁波的基本概念、原理、规律和基本分析方法，及其在工程实际中的应用，通过教学培养学生用场的观点对电磁现象进行定性分析与判断的初步能力，了解进行定量分析的基本途径，为后续的专业学习或进行电磁学问题的研究准备必要的理论基础。

二、课程教学内容与要求（一）矢量分析1．了解三种常用的正交坐标系（直角坐标系，圆柱坐标系，球坐标系），并学会三种坐标系之间的转换。

2. 理解标量场方向导数和梯度的概念，掌握梯度的运算。

3. 理解矢量场的散度和旋度的概念，掌握散度和旋度的计算。

理解散度定理和斯托克斯定理。

4. 了解无散场和无旋场，掌握标量场和矢量场的拉普拉斯运算。

5. 了解亥姆霍兹定理。

通过本章的学习，使学生准确理解标量场梯度，矢量场的散度、旋度和拉普拉斯算符的概念，理解散度定理和旋度定理。

学会在三种坐标系下梯度，散度，旋度的计算方法。

本章的重点是标量场梯度，矢量场的散度和旋度的计算以及拉普拉斯运算，散度定理和旋度定理。

本章的难点是散度定理和斯托克斯定理的理解。

（二）电磁场的基本规律1．了解电荷及电流密度的概念。

理解电流连续性方程的积分形式和微分形式。

2. 理解真空和介质中电场和磁场的基本规律，了解电位移矢量，磁场强度，位移电流的概念。

3. 理解麦克斯韦方程组的积分和微分形式，及每个方程所包含的物理意义。

电磁场论Electromagnetic Field Theory【开课单位】地球探测与信息技术系【课程模块】学科基础【课程编号】081502201291 【课程类别】必修【学时数】48 （理论48 实践0 ）【学分数】 3备注：课程模块为公共基础、通识教育、学科基础、专业知识或工作技能；课程类别为必修或选修。

一、课程描述本课程教学大纲根据2016年本科人才培养方案进行修订或制定。

（一）教学对象本课程是勘查技术与工程（应用地球物理方向）专业和地球信息科学与技术专业的学科基础课程，是该专业本科生的必修课之一。

（二）教学目标及选修要求1、教学目标（学生课程结束后达到的知识目标、技能目标和态度目标三个层面）通过本课程教学，学生能够掌握电场基本理论、磁场基本理论及电磁场基本理论，能够对电磁波在地下介质中传播的理论有系统、深入的理解，为后续的“电法勘探”、“磁法勘探”和“重磁数据处理与解释”等专业课奠定理论基础，也为从事地球物理方向的研究工作打下良好基础。

通过本课程的教学，学生应具有严谨的治学态度，善于逻辑推理、善于思考，善于用学过的知识解决实际问题，用理论联系实际的方法学习后续课程。

2、选修要求（简要说明课程的性质，与其他专业课程群的关系，选修学生应具备的基本专业素质和技能等）电磁场论主要讲授电场、磁场及电磁场的相关知识，涉及到微积分、普通物理学中的电磁学内容以及求解偏微分方程的问题，是电法勘探、磁法勘探的先修课程，是将来从事地球物理勘探行业必备的基础理论。

选修学生应具备高等微积分知识、普通物理学知识及求解偏微分方程定解问题的能力。

（三）先修课程（参照2016版人才培养方案中的课程名称，课程名称要准确）高等数学、大学物理III、数学物理方法二、教学内容（一）绪论1、主要内容：0.1地球物理场论II主要涉及的研究领域0.2 场论的应用与发展0.3学习目的、方法及要求0.4考核要求0.5矢量分析与场论（1）场的概念（2）标量场的方向导数和梯度（3）矢量场的通量和散度（4）矢量场的环量和旋度（5）圆柱坐标系和球坐标系（6）亥姆霍兹定理2、教学要求：（按照掌握、理解、了解三个层次对学生学习提出要求）（1）了解什么场（2）掌握标量场的方向导数和梯度的概念及计算方法（3）掌握矢量场的通量和散度概念及计算方法（4）掌握矢量场的环量和旋度概念及计算方法（5）了解圆柱坐标系和球坐标系（6）了解亥姆霍兹定理3、重点、难点：本章重点：标量场的方向导数和梯度的计算方法，矢量场的通量和散度概念的计算方法，矢量场的环量和旋度的计算方法本章难点：矢量场的通量和散度概念，矢量场的环量和旋度的概念4、其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：无（二）第一章静电场1、主要内容：1.1电荷分布库仑定律电场强度（1）电荷分布：点电荷、线电荷、面电荷、体电荷（2）库仑定律（3）电场强度，点电荷电场强度公式（4）场强举例：电偶极子的场强、均匀带电细圆环轴线上的电场1.2 静电场第一、第二基本定律高斯定理 E的环流（1）立体角（2）高斯定理及其应用（3）E的环流，E的旋度，静电场第二基本定律1.3电位电位梯度（1）电位（2）电位梯度，场强与电位梯度的关系（3）电位的计算1.4电偶极子和偶电层的场（1）电偶极子的场（2）偶电层的场（3）通过偶电层时电位的突变1.5电介质极化极化电荷（1）静电平衡时导体的特性（2）电介质极化，极化强度（3）极化体电荷与极化强度的关系（4）极化面电荷与极化强度的关系1.6电介质存在时静电场基本规律电位移D（1）电介质存在时场量的直接计算（2）电介质存在时的高斯定理（3）电介质存在时静电场的计算1.7介质交界处场量变化规律（1）交界面法向场分量的交界条件（2）交界面切向场分量的交界条件（3）交界处电位U的连续性1.8静电位的微分方程唯一性定理（1）静电位的微分方程（2）唯一性定理1.9静电场能量2、教学要求：（按照掌握、理解、了解三个层次对学生学习提出要求）（1）了解什么是点电荷、线电荷、面电荷、体电荷（2）掌握库仑定律、电场强度的概念（3）了解立体角的概念（4）掌握静电场第一、第二基本定律（5）了解电位和电位梯度的概念（6）掌握场强与电位的计算方法（7）理解场强与电位梯度的关系（8）了解极化强度的概念，掌握极化体电荷与极化强度的关系，掌握极化面电荷与极化强度的关系（9）掌握电介质存在时的高斯定理表达式（10）理解介质交界处的场量交界条件（11）掌握静电位的微分方程，了解唯一性定理的意义3、重点、难点：本章重点：静电场第一、第二基本定律，场强和电位的计算方法，电介质的极化方式，极化强度与极化电荷的关系，静电位的微分方程本章难点：电介质的极化，高斯定理（静电场第一基本定律）的应用，场强的计算4、其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：习题1-7、1-9、1-13、1-16、1-21、1-24（三）第二章电像法1、主要内容：2.1平面界面的电像法（1）无限大接地平面导体外一点电荷的静电场（2）两均匀电介质交界面为无限大平面、一介质内有一点电荷的场（3）角域内一点电荷的电像法（4）两平行平面界面内一点电荷的电像法2.2球面界面的电像法（1）接地导体球面外一点电荷的电场（2）无限大接地平面导体外一电位为U的导体球的电场2.3柱面界面的电像法（1）无限长介质柱外一无限长线电荷的电场（2）两带等量异号电荷的无限长导体柱的电场2.4场分布的电像定性分析（1）两均匀电介质一点电荷场分布的定性分析（2）接地导体球外一点电荷场分布的定性分析2、教学要求：（按照掌握、理解、了解三个层次对课程内容提出要求）掌握平面界面电像法、球面界面电像法、柱面界面电像法3、重点、难点：重点：求解无限大接地平面导体外一点电荷的电场的电像法，求解两均匀电介质交界面为平面、其中一介质中有一点电荷的电场的电像法，求导体球（分接地和不接地两种情况）外一点电荷的电场的电像法。

电磁场原理教学大纲(总2页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《电磁场原理》课程教学大纲课程编号：英文名称：Principles of Electromagnetic Fields课程负责人：汪泉弟学时与学分：64学时，4学分课程性质：本课程是工科电气工程类本科各专业的一门技术基础课，为电工基本理论的主要组成部分之一，电磁场理论是一名合格的电气工程师必须具备的知识结构中的有机组成部分。

本课程具有理论性和逻辑推理的特点，对培养学生正确的思维方法和严谨的科学态度是非常有益的。

适用专业：电气工程与自动化专业选课对象：本科大二学生预修课程：高等数学、线性代数、普通物理、电路原理课程教材：俞集辉主编，《电磁场原理》第二版，重庆大学出版社，2007参考书目：冯慈璋、马西奎主编，《工程电磁场导论》，高等教育出版社，2000谢处方、饶克谨编，赵家升、袁敬闳修订，《电磁场与电磁波》第三版，高等教育出版社，1999倪光正主编，《工程电磁场原理》，高等教育出版社，2002雷银照编，《电磁场》高等教育出版社 2008年6月Robert R. G.等编著,《Electromagnetic fields and waves》,Higher Education Press, 2006开课单位：电气工程学院课程的目的和任务：本课程旨在大学物理电磁学的基础上进一步阐述宏观电磁现象的基本规律，介绍其在工程应用方面的基本知识，以培养学生能应用电磁场的观点和方法对电工领域中的电磁现象、电磁过程进行定性分析与判断的能力以及进行定量分析的基本技能，为学生今后解决工程实际问题和迎接信息时代的到来打下理论基础。

课程描述：矢量分析三度（标量场的梯度、矢量场的散度与旋度）的概念与运算，矢量场的高阶微分运算，三种正交坐标系中三度的表示与运算。

矢量场的高斯散度定理和斯托克斯定理，矢量场的分类与赫姆霍兹定理。