电磁场与电磁波
天津理工大学
主讲教师:梁小容
教师团队:共1位
本课程是电子信息类专业的一门学科基础课。在普通物理电磁学的基础上,学习本课程,使学生进一步熟悉宏观电磁场的基本性质和基本规律;对电气工程中的电磁现象和电磁过程,能用场的观点进行初步分析;对一些简单的问题能进行计算,为满足电子信息工程、通信工程、电子信息科学与技术、微电子等专业的需要,对静态场和时变场以及电磁波的传播特性进行详细的讲授;为学习专业或进一步研究电磁场与电磁波问题,准备必要的理论基础。 第一章 矢量分析 (6学时) 教学内容: 1.1 矢量代数; 1.2 三种常用的正交坐标系; 1.3 标量场的梯度; 1.4 矢量场的通量与散度; 1.5 矢量场的环流与旋度; 1.6 无旋场与无散场; 1.7 拉普拉斯运算与格林定理; 1.8亥姆霍兹定理。 教学要求: 1、了解矢量代数的基本知识,矢量代数的应用场合。 2、掌握矢量与标量,梯度、散度和旋度,通量和环量等基本概念,亥姆霍兹定理。 3、掌握曲线坐标系和矢量恒等式,散度定理和旋度定理。 重点:矢量的散度,旋度,梯度运算,散度定理,斯托克斯定理,赫姆霍兹定理 难点:矢性函数的概念,拉普拉斯运算,格林定理。 第二章 电磁场的基本规律 (8学时) 教学内容: 2.1 电荷守恒定律; 2.2 真空中静电场的基本规律; 2.3 真空中恒定磁场的基本规律; 2.4 媒质的电磁特性; 2.5 电磁感应定律和位移电流; 2.6 麦克斯韦方程组; 2.7 电磁场的边界条件。 教学要求: 1、了解电偶极子、电偶极矩、极化强度等基本概念。 2、理解电位、电场强度、电位移矢量、介电常数、电荷密度等基本概念。 3、掌握库仑定律、安培定律、高斯定律、电磁感应定律、介质分界面上的边界条件。 重点:电荷守恒定律,库仑定律,安培定律,介质的极化和磁化,法拉第电磁感应定律,位移电流,麦克斯韦方程,边界条件 难点:电介质的极化和磁介质的磁化,边界条件。 第三章 静态电磁场及其边值问题的解 (10学时) 教学内容: 3.1 静电场分析; 3.2 导电媒质中的恒定电场分析; 3.3 恒定磁场分析; 3.4 静态场的边值问题及解的惟一性定理; 3.5 镜像法; 3.6 分离变量法; 3.7 有限差分法。 教学要求: 1、了解电导率、电流密度、恒定电场等基本概念,静电场的应用。 2、理解欧姆定律的微分形式、为惟一性定理和叠加原理。 3、掌握静电场、恒定电场和恒定磁场的基本方程及边界条件,掌握利用镜像法求解边值问题的方法。 重点:静态电磁场的基本方程和边界条件,静态电场和磁场能量,镜像法。 难点:镜像法求解边值问题。 第四章 时变电磁场 (6学时) 教学内容: 4.1 波动方程; 4.2 电磁场的位函数; 4.3 电磁能量守恒定律; 4.4 惟一性定理; 4.5 时谐电磁场。 教学要求: 1、了解时变电磁场的概念和时谐电磁场的性质。 2、理解电磁能量守恒定律和波印廷矢量定理。 3、掌握惟一性定理、矢量位和标量位、时变电磁场的边界条件。 重点:波动方程,位函数,波印廷矢量定理,时变场的边界条件。 难点:位函数,波印廷矢量定理 第五章 均匀平面波在无界空间中的传播 (8学时) 教学内容: 5.1 理想介质中的均匀平面波; 5.2 电磁波的极化; 5.3 均匀平面波在导电媒质中的传播; 5.4 色散与群速; 5.5 均匀平面波在各向异性媒质中的传播。 教学要求: 1、了解均匀平面波。 2、理解电磁波的极化、色散以及相速度和群速度。 3、掌握均匀平面电磁波在理想介质和导电媒质中的传播特性。 重点:均匀平面波传播,电磁波的极化,相速度和群速度。 难点:色散。 第六章 均匀平面波的反射与透射 (6学时) 教学内容: 6.1 均匀平面波对分界平面的垂直入射; 6.2 均匀平面波对多层介质分界平面的垂直入射; 6.3 均匀平面波对理想介质分界平面的斜入射; 6.4 均匀平面波对理想导体平面的斜入射; 教学要求: 1、了解电磁波在介质分界面发生反射与透射的物理现象。 2、理解空间波阻抗的意义和电磁波发生反射的物理实质。 3、掌握电磁波对理想媒质界面和理想导体的入射,掌握全反射和全透射、四分之一波长匹配层和半波长介质窗。 重点:电磁波对理想媒质界面和理想导体的入射。 难点:电磁波反射的物理实质。 复习 (4学时) 教学内容: 7.1 电磁场与电磁波主要知识点复习; 7.2 重要题型讲解。
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