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电磁场与电磁波试验教学的探索与实践-大学物理

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自我 发展 能力 ．
“ 电磁场 与 电磁 波” 课 程 以电磁 学 为基 础 ， 着 重
像“ 电磁 场 与 电磁 波” 这 类 偏 重 理论 、 概 念 抽 象 的课 程， 如何 开设 实 验 ， 并 通 过实 验有 效地 提 高学 生对 知 识 的理 解 和掌握 ， 是 需要 不 断探索 与 实践 的课 题 ． 电 磁 场与 电磁 波是 高 等学 校 电子信 息类 专业 的 重要基 础课 ， 同时 ， 这 门课程 又是 一 门理论 性 强 、 概念 抽象 、
磁 干扰 与 电磁 兼 容 、 射频电路设计 、 高 速 电路 设 计
以“ 知识 、 能力 和素 质三位 一体” 的教育 思想 ， 开 展 学生知识学 习和研究探 索能力培 养 ， 以及 学生 知识 应 用和实践 能力培养 ． 在教 学 中使学生学课 程 联 系 紧 密 ， 是 一 门 交 叉 学科与边缘 学科 ， 所 以 该 课 程 对 电子 与 通 信 专 业 人 才 的培 养 至关 重 要 ． “ 电 磁 场 与 电磁 波 ” 课 程 理 论性强 、 数学 基 础 要 求 高 、 概念抽 象 ， 它们 看 不 到 、
微波 接收设备 ， 并 通 过 生 动 形 象 的 实 践 环 节 的具 体 实 施 ， 达到 了实验 辅助 与深化课 堂教学 的效果 ， 激 发 了 学 生 对 理 论 知 识 的
学 习 兴趣 ．
关键 词 ： 电磁 场 与 电 磁 波 ； 实 验教学 ； 综 合 型 实验 ； 高 频 检 波 中图分类号 ： ０ ４ ４ １ ． ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ — ０ ７ １ ２ （ ２ ０ １ ２ ） １ ２ — ０ ０ ２ ７ — ０ ３
“ 电磁场 与 电磁 波 ” 是 电子 信 息 工 程 专 业 与 通
信工 程专 业 的一 门 主 干课 ， 主 要 研究 电磁 场 与 电磁
波 的基本 属性 、 运 动规 律 、 与物 质 的相互 作用 及 其应
２ 教 学 设 计
２ ． １ 教 学理念
用等 … ． 与移 动通 信 技 术 、 光纤 通信 、 卫 星通信 、 电
第３ １卷 第 １ ２期
２ ０ １ ２年 ｌ ２月
大
学
物
理
Ｖｏ １ ． ３１ Ｎｏ． １ ２ Ｄｅ ｃ ．２ ０１ ２
Ｃ０ＬＬＥＧＥ ＰＨＹＳ Ｉ ＣＳ
电磁 场 与 电磁 波 实 验 教 学 的探 索 与 实践
刘 万强 ， 孙贤 明， 王 海 华
（ 山 东 理 工 大 学 电气 与 电 子工 程 学 院 ， 山东 淄 博 ２ ５ ５ ０ ４ ９ ）
验 环节 的大多数 课 程 都 是 工 程 实 践 性较 强 的 ， 对 于
摸不着 ， 学 生 学起 来 感 到 很 困惑 ． 在 过 去 的 教 学 实
践 中， 单 靠 教 师 的课 堂 讲 解 ， 很 容 易 使 学 生 失 去 学
习兴 趣 ， 而且 ， 不 利 于 培 养 学 生 的 自主学 习 能 力 和
尚未 有 太多 的经 验 ． 本文 从教 学改 革 实践 出发 ， 结合 电子 科 技 大 学 研 制 开 发 的 “电磁 波 教 学 综 合 实 验 仪” ， 对 该课 程 的实 践 环节 进 行 了研究 与 探 索 ， 并 提 出 了一 系列 具体 的实 施方 案 ．
１ “ 电磁 场 与 电磁 波 ” 课 程 的 特 点
论 的应 用 ， 却 是非 常具 体 ， 且 大部 分 与 日常生 活息 息
相关 ． 这 是本 课程 的一 个突 出特 点．
概念 抽 象 、 理 解 困难 等特 点 ， 该课 程实 验教 学 如何开
展， 以及 如何 将 实验 教学 与课 堂教 学 有机结 合 ， 目前
本课程 开课对 象是 通 信工 程 、 电子 信息 工 程 、 电 子 科学 技 术 等 专业 的本 科 生 ， 一 般 在 大学 二 年级 开 设． 学生 都修 学 了 “ 高 等数 学 ” 、 “ 大学 物理 ” 、 “ 电路 ” 等课程 ， 具 备 了学 习本 课 程 的基 础 知识． 从 学 习者 自 身 的特 点来 看 ， 工科学 生具有较强 的数学基 础 和数学 训练 ， 也有 一定 的 电磁 学 基础 ， 对课 程 中有 关 电磁 场 与 电磁 波基 本 理论 的学 习不 是 很 困难． 但是 ， 由于 电 磁 场是 不 可 见 的 ， 要 掌 握 它在 空 间传 播 时 的 不 同状 态， 需要一定 的空 间想 象力 ， 这是学 习本课 程 的难点 ．
高 校 实验 室 的作 用 渗 透 在 大 学 人 才 培 养 、 科 学 研究 和 社会 服 务 的三大 功 能里 面． 因而 ， 各高 等 院校 对 各类 课程 的实验 教 学 环 节 都 非 常 重 视 ， 并 积 极 地 推 进各 类 实验课 程 的改 革 ． 在工科 类 院校 里 ， 配有 实
难教 难 学 的课程 ． 针 对 电磁场 与 电磁 波课程 公 式多 、
讲 述宏 观 电磁 现 象 的基 本 规 律—— 麦 克 斯 韦 方 程
组， 以及 电磁 波 的传 播 ． 以 电磁 学 基 本 定 律 为 切 入 点， 用场 方程 来描 述 场 分 布 ， 具 有很 强 的抽 象性 ． 虽 然课 程 内容抽 象 、 理 论性 强 ， 但 电磁 场与 电磁 波理
摘要 ： 针对 “ 电 磁 场 与 电磁 波 ” 课程理论性强 、 概 念 抽 象 的特 点 ， 对 该 课 程 的 实 践 环 节 进 行 了研 究 ， 设 计 了 验 证 型 和 综 合 型 等实 验． 其 核 心 实 验 设 计 思 想 是 用 微 功 率 白 炽灯 和 高 频 检 波 电流 表 作 为 微 波 频 段 电磁 波 接 收 指 示 器 ， 替 代 传 统 中价 格 昂 贵 的

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电磁场与电磁波实验报告

电磁场与电磁波实验报告

实验一 静电场仿真1．实验目的建立静电场中电场及电位空间分布的直观概念。

2．实验仪器计算机一台3．基本原理当电荷的电荷量及其位置均不随时间变化时，电场也就不随时间变化，这种电场称为静电场。

点电荷q 在无限大真空中产生的电场强度E 的数学表达式为（1-1）真空中点电荷产生的电位为（1-2）其中，电场强度是矢量，电位是标量，所以，无数点电荷产生的电场强度和电位是不一样的，电场强度为4= （1-3） 电位为4= （1-4） 本章模拟的就是基本的电位图形。

4．实验内容及步骤（1）点电荷静电场仿真题目：真空中有一个点电荷-q，求其电场分布图。

程序1:负点电荷电场示意图clear[x,y]=meshgrid(-10:1.2:10);E0=8.85e-12;q=1.6*10^(-19);r=[];r=sqrt(x.^2+y.^2+1.0*10^(-10))m=4*pi*E0*r;m1=4*pi*E0*r.^2;E=(-q./m1).*r;surfc(x,y,E);负点电荷电势示意图clear[x,y]=meshgrid(-10:1.2:10); E0=8.85e-12;q=1.6*10^(-19);r=[];r=sqrt(x.^2+y.^2+1.0*10^(-10))m=4*pi*E0*r;m1=4*pi*E0*r.^2;z=-q./m1surfc(x,y,z);xlabel('x','fontsize',16)ylabel('y','fontsize',16)title('负点电荷电势示意图','fontsize',10)程序2clearq=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.16:4;y=x; [X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10)); R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));Z=q*k*(1./R2-1./R1);[ex,ey]=gradient(-Z);ae=sqrt(ex.^2+ey.^2);ex=ex./ae;ey=ey./ae; cv=linspace(min(min(Z)),max(max(Z)),40); contour(X,Y,Z,cv,'k-');hold onquiver(X,Y,ex,ey,0.7);clearq=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.15:4;y=x; [X,Y]=meshgrid(x,y);R1=sqrt((X+1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));R2=sqrt((X-1).^2+Y.^2+1.0*10^(-10));U=q*k*(1./R2-1./R1);[ex,ey]=gradient(-U);ae=sqrt(ex.^2+ey.^2);ex=ex./ae;ey=ey./ae; cv=linspace(min(min(U)),max(max(U)),40); surfc(x,y,U);实验二恒定电场的仿真1．实验目的建立恒定电场中电场及电位空间分布的直观概念。

《电磁场与电磁波》课程教学改革探索

《电磁场与电磁波》课程教学改革探索

２概 念 多 、 象 ， 以 掌握 。 ． 抽 难 电磁 场 与 电磁 波 是 在 大 学 物 理 电磁 场 基 础 上 拓 展 出来 的
同 时 ，应 将 基 础 理 论 课 程 和 专 业 的实 践 课 程 有 机 结 合 起 来 。 础 理论 课 程 以满 足 专 业 的 社会 需 求 为度 ， 专业 的 实践 基 而 课 程 则 应 占更 大 的 比重 ， 置 相对 独 立 的课 程 体 系 ， 为本 专 设 成 业 课 程 的重 点 和 亮 点 。要 正 确 处 理 基 础 理 论 课 程 和专 业 的 实 践 课 程 之 间 的关 系 ， 理 论 用 于 指 导 实 践 ． 在 实 践 中对 理 论 将 又 加 以融 会 贯 通 。 ２改 革 教 学模 式 。 造 精 品 课 程 。 ． 打
１公场 矢 量Ｅ Ｈ的 个 分 量 的推 导 ， 基 于 三 维 和 是
矢 量偏 微 分 方 程 组 导 出 的 ，对 于不 同媒 质 和不 同 坐标 系 场 量 的描 述 方 程 也 不 相 同 ． 且 求 解 一 个 场 量需 要 解 一 组 方 程 。 而
一
《电 磁 场 与 电 磁 波 》 程 教 学 改 革 探 索 课
肖 志俊
（ 州 大 学 职业 技 术 学 院 ， 贵 贵州 贵 阳 摘 要 ： 磁 理 论 是 电 子 科 学 、 子 信 息 类 学 科 本 科 教 电 电 学 中重 要 的 专 业 基 础 课 程 之 一 。 本 文 结 合 电磁 场 与 电磁 波课 程 的特 点 ． 划 了该 课 程 的 体 系 ， 过 教 学 实践 探 索 ， 教 学 规 通 在
一
、
电荷 、 林 函数 、 限差 分 法 等 ， 且 这 些 概 念 的 出 现 还 伴 随 格 有 而 着复 杂的计算公式 ， 管是理解 、 忆 、 握 ， 是具体运 用 ， 不 记 掌 还 都 有 一 定 的难 度 。 ３ 涉及 的 知 识 点 多。 ． 该 门课 程 所 需 的前 导 课 程 有 ： 学 物 理 、 等 数 学 、 量 大 高 矢 分 析 与 场 论 、 理 方 程 与 特 殊 函数 、 号 与 系 统 …， 至 还 有 数 信 甚 部 分 研 究 生 课 程 内容 ， 数 值 分 析 等 ， 些 复 杂 的数 学推 导 和 如 这 计 算 通 篇 贯 穿 了整 个 教 材 。 少 数 学 生 由于 前 导 课 程 ， 别 是 数 学 基 础 不 牢 固 ， 成 学 特 造 习 困难 ． 法 进行 深 入 理 解 ， 本 上 繁 多 的公 式 也 给很 多 学 生 无 课 的学 习带 来 较 大 的 困难 ． 得 学 生 产 生 畏 难 情 绪 ， 些 干 脆 直 使 有 接放 弃 了对 该 门课 程 的 学 习 。 结 果 导 致 考试 及 格 率 偏 低 ， 其 成 为专 业 课 程 学 习的 一 个 “ 路 虎 ” 拦 。 二 、 电磁 场 与 电磁 波 》 程 教 学 改 革 探 索 《 课 基 于 以 上 特 点 ， 根 据 自 己多 年 讲 授 该 门课 程 积 累 的一 我 些 心 得 ， 该 门课 程 的 教 学 作 了 一 定 的 探 索 和 改 革 ， 阐述 对 现 如下。 １明确 教 学 大纲 ， 理 教 学 内容 主 线 ， 到 有 的 放 矢 。 ． 梳 做 《 磁场与电磁波》 电 的教 学 大 纲 明确 要 求 学 生 掌 握 宏 观 电 磁 场 与 电磁 波 的基 本 性 质 和 规 律 、工 程 应 用 的基 本 分 析 和计
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

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。

大学物理教学教案：电磁场与电磁波实验

大学物理教学教案：电磁场与电磁波实验

大学物理教学教案：电磁场与电磁波实验实验介绍本次实验旨在通过实际操作，让学生深入了解电磁场和电磁波的基本概念和特性。

通过测量和分析不同电磁场和电磁波现象的实验数据，加深对相关理论知识的理解。

本实验适用于大学物理相关专业的本科生。

实验目标1.理解电磁场和电磁波的基本概念；2.学会使用仪器设备进行相关测量；3.掌握如何分析实验数据并得出相应结论；4.培养实践能力和团队合作精神。

实验器材与材料1.交流信号发生器2.示波器3.动态振荡装置4.导线、电源等基础设备5.相关配件（如: 线圈、天线等）实验内容第一部分：静电场和静磁场（约60分钟）1.静电平衡法测量点电荷与导体系间的引力势能；2.测定导体上带点情况下点电荷在导体上的分布；3.采用叠加原理研究电荷在导体上的分布规律；4.测量实验练习：两个带点金属球之间的引力。

第二部分：交流电场和交流磁场（约60分钟）1.研究通过螺线管中产生磁场的现象；2.了解电感和自感现象，测量并计算电感系数；3.使用示波器测量正弦交流电信号的频率和振幅第三部分：电磁波特性（约60分钟）1.利用示波器观察光源发出的模拟信号；2.分析观察到的光信号并测定光速；3.探索立体声音频传播实验，理解声波传播原理；实验报告要求1.报告应包括实验目的、器材与方法、数据处理及结果分析等内容；2.实验数据应完整记录，并绘制相应曲线图表进行数据展示；3.列举并总结实验中遇到的问题以及解决方法，提出对于改进实验设计的建议。

实验安全注意事项1.实验过程中要严格按照操作规程执行，注意个人和他人的安全；2.使用仪器设备时，确保电源和其他部件连接正确，操作准确无误；3.遵守实验室用电规定，避免电源超负荷使用。

以上为《大学物理教学教案：电磁场与电磁波实验》的基本内容编写，希望能对您有所帮助。

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