第一讲 绪论 宗福建 - shandong university€¦ · 第1章矢量分析（4学时）...
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第一讲 绪论
教师姓名： 宗福建
单位： 山东大学微电子学院
2018年3月6日
绪论 http://www.course.sdu.edu.cn/G2S/6128.cc 《电磁场与电磁波》教学网站
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绪论 《电磁场与电磁波》
教材
谢处方 ，电磁场与电磁波（第四版）
《电磁场与电磁波》教学方案
本课程包括电磁场与电磁波两大部分。电磁场
部分是在《大学物理-电磁学》课程的基础上，运用
矢量分析的方法，描述静电场和恒定磁场的基本物
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，研究静态场的解题方法。电磁波部分
主要是介绍有关电磁波在各种介质中的传播规律及
天线的基本理论。
《电磁场与电磁波》教学方案
教学目的和要求：
（一）内容方面，应使学生牢固掌握矢量运算，梯
度、散度和旋度概念，高斯公式和斯托克司公式；
掌握恒定和时变电磁场的麦克斯韦方程组、泊松方
程、电磁波的波动方程等；掌握分离变量法、镜像
法、有有界空间中电磁波的求解方法等；理解电磁
场的矢势和标势、规范变换、规范不变性、库仑规
范、洛仑兹规范、时谐平面电磁波、推迟势、电磁
辐射、截止频率和谐振频率等概念。
《电磁场与电磁波》教学方案
教学目的和要求：
（二）能力方面，应使学生学会和掌握如何通过
数学方法求解一些基本和实际问题，对结果给予物
理解释的科学研究方法；使学生在运算能力和抽象
思维能力方面受到初步而又严格的训练；培养学生
解决和研究问题的能力，培养学生严谨的科学学风。
《电磁场与电磁波》教学方案
教学目的和要求：
（三）方法方面，着重物理概念、基本规律和基
本问题的解释和阐述，注意本课程与大学物理电磁
学的衔接，以及与后继课程联系，注重解决常见基
本问题和实际问题。在帮助学生打下坚实基础的前
提下，坚持教学内容与现代科学技术接轨，使现代
科学技术的成果渗透到本课程内容之中，提高学生
的兴趣，拓宽学生的知识面。
《电磁场与电磁波》教学方案
教学目的和要求：
通过本课程的学习，使学生牢固掌握电磁场与
电磁波方面的基本概念、基本理论及主要分析方法，
具有基本的电磁问题解题能力，对天线理论也要有
一定的了解。为以后现代通信技术的学习与应用打
下良好的基础。
《电磁场与电磁波》教学方案
课程基本要求：
1．熟练掌握分析计算矢量场的基本数学方法，主要
包括描述矢量场空间变化的梯度、散度、旋度，以
及格林定理、亥姆霍兹定理、唯一性定理等。
2．熟练掌握静态电磁场的基本特性，包括电磁场的
基本物理量、静态电磁场的分布规律、场与源的关
系以及电磁场与媒质的相互作用。
《电磁场与电磁波》教学方案课程基本要求：
3．掌握静态电磁场的基本计算方法，如镜像法等；
以此为基础，掌握电磁能量、力、电容、电感的计
算方法。
4．熟练掌握时变电磁场的基本运动规律；了解时变
电磁场的初步分析方法；掌握电磁场的能流概念和
能量定理。
《电磁场与电磁波》教学方案课程基本要求：
5．熟练掌握均匀平面电磁波的传播规律；掌握电磁波的特性；掌握均匀平面电磁波在媒质平面边界的反射、透射规律和分析方法。
6．了解电磁波在导波系统的传输规律；掌握电磁波在TEM波传输线上的传输特性；掌握电磁波在矩形波导中的传输特性；了解谐振腔的概念。
《电磁场与电磁波》教学方案
课程基本要求：
7．熟练掌握电磁波辐射场的特性；掌握一些基本的、
简单的辐射单元的辐射场的计算方法。
《电磁场与电磁波》教学方案第1章 矢量分析（4学时）
【教学目标】
本章是基本知识的介绍，要掌握的主要内容为矢量、标量和
场的概念，矢量的加、减、标量积、矢量积运算，了解三种
常用正交坐标系之间的转化关系，方向导数和梯度、通量和
散度、环量和旋度的概念及其运算公式，并了解矢量的旋度
和散度的区别与联系。
【本章重点】
矢量的加、减、标量积、矢量积运算。
【本章难点】
方向导数和梯度、通量和散度、环量和旋度的概念及其运算
公式。
《电磁场与电磁波》教学方案第2章 电磁场的基本规律（8学时）
【教学目标】
主要介绍电磁场的基本物理量和基本规律，主要内容包括：
电荷与电荷分布、电流与电流密度、电荷守恒定律；真空中
的静电场方程；真空中的静磁场方程；媒质的极化和磁化；
电磁感应定律、位移电流；麦克斯韦方程组、电磁场的边界
条件。
【本章重点】
真空中和介质中静电场的积分和微分方程，麦克斯韦方程组
的积分和微分形式，电磁场的边界条件。
【本章难点】
电磁场边界条件的证明。
《电磁场与电磁波》教学方案第3章 静态电磁场及其边值问题的解（8学时）
【教学目标】
主要介绍静态电场、恒定电场和恒定磁场的基本方程和边界
条件，位函数，能量和力，电容、电阻和电感，静态场边值
问题的几种解法（镜像法、分离变量法和有限差分法）。
【本章重点】
真空中和介质中静磁场的基本方程的积分和微分形式。
【本章难点】
静态场边值问题的几种解法（镜像法、分离变量法和有限差
分法）。
《电磁场与电磁波》教学方案第4章 时变电磁场（6学时）
【教学目标】
主要介绍时变电磁场的普遍规律，电磁场的波动方程、动态
矢量位和标量位、坡印廷定理和坡印廷矢量、时谐电磁场。
【本章重点】
坡印廷定理的意义，复数形式的麦克斯韦方程和波动方程。
【本章难点】
时谐电磁场的形成过程，波动方程的应用。
《电磁场与电磁波》教学方案第5章 均匀平面波在无界空间中的传播（4学时）
【教学目标】
主要介绍均匀平面波在无界的理想介质中的传播特性和导电
媒质中的传播特性、电磁波的极化、均匀平面波在各向异性
媒质中的传播、相速与群速。
【本章重点】
波的概念和表示方法，波的极化的概念以及研究波的极化的
重要意义。
【本章难点】
三种极化方式的条件并能正确判别波的极化状态。
《电磁场与电磁波》教学方案第6章 均匀平面波的反射与透射（4学时）
【教学目标】
主要介绍均匀平面波对两种不同媒质分界平面的垂直入射。
均匀平面波对理想介质分界面的斜入射和均匀平面波对理想
导体表面的斜入射。
【本章重点】
四分之一波长匹配层和半波长介质窗的意义及其应用，全反
射现象和无反射现象产生的条件及其应用。
【本章难点】
反射定律和折射定律以及反射系数、透射系数的意义。
《电磁场与电磁波》教学方案第7章 导行电磁波（6学时）
【教学目标】
主要介绍导行波系统中的场分析及规则波导的传输特性参量，
了解矩形波导中的场方程的推导过程以及圆波导中的场方程
及谐振腔的基本性质。
【本章重点】
导行波系统中的场分析及规则波导的传输特性参量和矩形波
导中的场方程。。
【本章难点】
矩形波导中的场方程的推导过程。
《电磁场与电磁波》教学方案第8章 电磁辐射（4学时）
【教学目标】
了解天线的定义，天线的分类及研究方法，掌握电磁辐射的
基本理论及天线的电参数。
【本章重点】
天线的定义，天线的分类及研究方法，电磁辐射的基本理论。
【本章难点】
电磁辐射的基本理论。
《电磁场与电磁波》教学方案
《电磁场与电磁波》教学方案
绪论 课程考试办法：
（1） 闭卷笔试 占 70%； （2） 课堂学习 占 10%； （3） 课下作业 占 10%；
（4）考勤情况 占 10%。
第0章 绪论
电学、磁学
电磁学
电磁场
电磁波
谢 谢！