《电磁场与电磁波》教学大纲
课程名称：电磁场与电磁波（Field and Wave Electromagnetics）
课程代号：学时数：48（实验0学时）学分数：3
适用专业：电子信息科学与技术、通信工程
执笔人：陈晓辉
一、本课程的性质、任务和作用
《电磁场与电磁波》是一门电磁学经典理论课，是电子信息科学与技术、通信工程专业的重要技术基础课。
本课程包括电磁场和电磁波两个方面的基本概念和基本理论，电磁场部分是在《大学物理》课程中电磁学部分的基础上，运用矢量分析的方法，描述电磁场的基本物理概念，在总结基本实验定律的基础上给出电磁场的基本规律。电磁波部分主要是介绍有关电磁波在各种介质中的基本传播规律。要求学生通过本门课程的学习，能够系统地掌握电磁场与电磁波的基本概念，基本性质，基本规律以及求解电磁场问题的基本方法。为进一步学习《微波技术》和《天线与电波》等后续课程打下坚实基础。
二、本课程的相关课程
本课程的先修课程有：《高等数学》，《大学物理》（电磁学），《线性代数》，《工程数学》（矢量分析、复变函数）等。
三、本课程的基本内容及要求
引言
1、电磁学发展历史
2、电磁学概况和主要应用领域
3、课程主要内容
4、学习方法
第一章矢量分析与场论
1、矢量的代数运算
2、场的微分运算
3、矢量的恒等式和基本定理
4、常用正交曲线坐标系
深刻理解散度、旋度、梯度的物理意义，掌握矢量分析、场论的基本运算。
第二章静电场
1、静电场中的物理量和物理定律
2、真空中静电场的基本方程
3、电位及其电位方程
4、电偶极子
5、电介质中的场方程与边界条件
6、静电场的能量和导体的电容
7、静电场边值问题的分类以及唯一性定理
8、直接积分法
9、镜像法
理解电场强度与电位的定义、性质以及相互之间的关系。了解电偶极子，电偶极矩的概念。掌握静电场的基本方程，掌握电位所满足的微分方程（泊松方程和拉普拉斯方程），以及电场强度，电位移矢量和电位在不同媒质分界面上的边界条件，了解电场能量及能量密度的概念，掌握电场能量、能量密度和双导体系统电容的计算方法。
第三章恒定电场
1、恒定电场中的物理量和物理定律
2、恒定电场的基本方程与边界条件
3、恒定电场的电位与静电比拟法
了解恒定电流场的形成和特点，理解电流密度的定义，欧姆定律的微分形式以及功率密度。理解恒定电流连续性原理，掌握恒定电流场的基本方程，掌握不同媒质分界面上的边界条件，掌握静电比拟法。
第四章恒定磁场
1、恒定磁场中的物理量和物理定律
2、恒定磁场的基本方程与边界条件
3、矢量磁位和标量电位
4、恒定磁场的能量和载流回路的电感
5、三种静态场总结
深刻理解磁感应强度、磁场强度的定义、磁通连续性原理。了解磁偶极子、磁偶极矩的概念、磁化强度的定义、磁化率及磁化电流的概念。理解并掌握毕奥—沙伐定律及安培环路定律。理解磁感应强度、磁场强度、标量磁位及矢量磁位在不同分界面上的边界条件。了解标量磁位及矢量磁位引入的依据及其性质。掌握两种位函数满足的方程。理解磁场能量与能量密度的概念，掌握磁场能量、能量密度和电感的计算方法。
第五章时变电磁场.
1、法拉第磁感应定律；
2、麦克斯韦方程组；
3、时变电磁场的边界条件
4、时谐电磁场
5、矢量磁位和标量电位
6、坡印亭定理与坡印亭矢量
7、电基本振子和磁基本振子
了解法拉第电磁感应定律，深刻理解麦克斯韦漩涡电场假设和位移电流假设，掌握麦克斯韦方程组及其物理意义，能够熟练进行各场量、方程时域形式与复频域形式之间的转换，理解矢量磁位、标量电位以及它们满足的波动方程，理解其积分解的物理意义，理解坡印廷矢量的含义，能够应用坡印廷定理计算电磁能量传输问题，了解电基本振子和磁基本振子的结构及其辐射特性。
第六章均匀平面波的传播
1、均匀平面波在理想介质中的传播
2、均匀平面波在导电媒质中的传播
3、均匀平面波对不同媒质分界面的垂直入射
理解均匀平面波的概念，掌握均匀平面波在理想介质和导电媒质中的传播规律，理解波阻抗、传播系数、相速、波长的含义，了解正弦平面电磁波垂直入射到两种不同媒质分界面时的反射和折射规律，理解集肤效应和透入深度的概念。
四、习题和习题课的要求
第一章：约3题，要求理解矢量、标量的基本概念，能够熟练进行梯度、散度和旋度运算；
第二章：约5题，练习使用各类方法求解静电场问题，熟悉简单双导体系统电容的计算；
第三章：约3题，练习恒定电场计算，掌握静电比拟法的使用；
第四章：约3题，练习恒定磁场计算，熟悉简单的电感求解；
第五章：约4题，要求能够熟练进行各场量、场方程时域与复频域的转换，应用坡印亭定理进行功率计算。
第六章：约4题，熟悉均匀平面波问题的计算，能够熟练进行波的极化方式判断，传播特性参数计算等，理解波的反射和透射过程。
五、教学方式与考核方式
采用课堂讲授与实验相结合并辅以多媒体的教学方式；考核采用考试与平时考核相结合的方式评定成绩，考试主要采用闭卷方式。
六、学时分配
七、说明
（1）教学建议
1、《电磁场与电磁波》这门课程的理论性较强，概念较抽象，应用的数学知识较多，
因此学习该课程时应复习高等数学、矢量分析、数理方法以及大学物理电磁学等相关课程的基础知识。
2、为进一步掌握宏观电磁场的基本规律，要结合各专业实际介绍其技术应用的相关知识。
（2）推荐教材
1、谢处方. 电磁场与电磁波（第三版）．高等教育出版社, 1999
2、徐立勤, 曹伟. 电磁场与电磁波理论. 科学出版社, 2006
（3）参考书目
1、王家礼, 朱满座等编. 电磁场与电磁波．西安电子科技大学出版社, 2000
2、邱景辉主编. 电磁场与电磁波．哈尔滨工业大学出版社, 2001年
3、谢处方, 饶克谨．电磁场与电磁波学习指导．北京: 高等教育出版社，1999
