电磁场与电磁波教案兰州交通大学精品课程建.docx

1、电磁场与电磁波教案兰州交通大学精品课程建电磁场与电磁波教案学 院： 电子与信息工程学院 教 研 室： 电信基础教研室 课程名称： 电磁场与电磁波 任课教师： 封志宏 学 期： 授课班级： 电子与信息工程学院 制 兰州交通大学教案（理论教学用） 第 1 次课 学时：2授课对象章 节第1章 1.1， 1.2教学目的和要求回顾并进一步学习矢量代数的概念和运算，学习三种常用的正交坐标系（包括直角坐标系、圆柱坐标系、球坐标系）。由于电磁场的计算经常采用圆柱坐标系和球坐标系，所以这两种坐标系在本课程中非常基础和重要的知识点。讲授主要内 容1.1 矢量代数1.2 三种常用的正交坐标系重 点难 点重点是直角坐

2、标系、圆柱坐标系和球坐标系，以及三种坐标系之间的换算关系。要求掌握知识点和分析方法要求掌握三种坐标系之下的微积分运算，以及三种坐标系之间的换算关系教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等1.1 矢量代数1.2 三种常用的正交坐标系1. 直角坐标系 位置矢量：线元矢量：面元矢量：，体积元：2. 圆柱坐标系， ,位置矢量：线元矢量：面元矢量： 体积元：3. 球坐标系,位置矢量：线元矢量：面元矢量：体积元：作业布置 1.8,1.9,1.10主 要参考资料电磁场与电磁波李锦屏 编著 兰州大学出版社备注兰州交通大学教案（理论教学用） 第 2 次课 学时：2授课

3、对象章 节第1章 1.3， 1.4 教学目的和要求梯度、散度和旋度是构成麦克斯韦方程组的基本算子，也是计算电磁场的基本算子，所以从方向导数、通量、环流的基础上，把三个算子的物理意义和计算公式介绍并推导出来。讲授主要内 容1.3标量场的梯度1.4 矢量场的通量和散度。重 点难 点重点是标量场的梯度，矢量场的通量和散度以及散度定理。难点是圆柱坐标系和球坐标系下梯度、通量和和散度的计算。要求掌握知识点和分析方法掌握标量场的梯度，矢量场的通量和散度的物理意义和计算以及散度定理。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等1.3标量场的梯度直角坐标系：圆柱坐标系：

4、球坐标系：1.4 矢量场的通量和散度；通量直角坐标系散度散度定理直角坐标系：圆柱坐标系：球坐标系：作业布置 1.12,1.14,1.16,1.12,1.18主 要参考资料电磁场与电磁波李锦屏 编著 兰州大学出版社备注兰州交通大学教案（理论教学用） 第 3 次课 学时：2授课对象章 节第1章1.5，1.6教学目的和要求梯度、散度和旋度是构成麦克斯韦方程组的基本算子，也是计算电磁场的基本算子，所以从方向导数、通量、环流的基础上，把三个算子的物理意义和计算公式介绍并推导出来。讲授主要内 容1.5 矢量场的环流与旋度1.6 无旋场与无散场重 点难 点重点是矢量场的环流与旋度，无旋场与无散场，以及斯托克

5、斯公式。难点是圆柱坐标系和球坐标系下环流和旋度的计算。要求掌握知识点和分析方法掌握矢量场的环流与旋度的计算公式以及斯托克斯公式。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等1.5矢量场的环流和旋度环流 直角坐标系下旋度 斯托克斯定理 直角坐标系： 圆柱坐标系：球坐标系：1.6 无旋场与无散场无旋场：。 ， ，无散场：充要条件。作业布置 1.15,1.27,1.29主 要参考资料电磁场与电磁波李锦屏 编著 兰州大学出版社兰州交通大学教案（理论教学用） 第 4 次课 学时：2授课对象章 节第1章 1.7， 1.8教学目的和要求 拉普拉斯运算是电磁场波动方程中

6、的主要运算，亥姆霍兹定理总结了矢量场的基本性质，指出研究矢量场要从场的散度和旋度着手，研究电磁场也要从电场和磁场的散度和旋度着手。讲授主要内 容1.7 拉普拉斯运算与格林公式1.8 亥姆霍兹定理重 点难 点 重点是拉普拉斯运算和亥姆霍兹定理，难点是圆柱座标系和球坐标系下的拉普拉斯运算。要求掌握知识点和分析方法 要求掌握拉普拉斯运算。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等1.7 拉普拉斯运算与格林公式直角坐标系：圆柱坐标系：球坐标系：1.8 亥姆霍兹定理作业布置主 要参考资料电磁场与电磁波李锦屏 编著 兰州大学出版社兰州交通大学教案（理论教学用） 第

7、 5 次课 学时：2授课对象章 节第2章 2.1, 2.1教学目的和要求回顾普通物理中所学的电荷守恒定律和真空中静电场的基本规律，从梯度、散度、旋度的角度深入理解并掌握静电场的基本规律，为时变场打下基础。讲授主要内 容2.1 电荷守恒定律2.2 真空中静电场的基本规律重 点难 点 重点是电荷守恒定律和静电场的基本方程，难点是高斯定理的推导。要求掌握知识点和分析方法 要求掌握电荷守恒定律，真空中静电场的基本规律，能够根据电荷分布计算空间的电场分布。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等2.1 电荷守恒定律电荷体密度：电荷面密度：电荷线密度：点电荷的电

8、荷密度：电流密度矢量：电荷守恒定律： ，恒定电流的电流连续性方程：，2.2 真空中静电场的基本规律点电荷：，体电荷：面电荷：线电荷：静电场的基本方程，作业布置 2.1,2.2,2.3主 要参考资料电磁场与电磁波李锦屏 编著 兰州大学出版社备注 兰州交通大学教案（理论教学用） 第 7 次课 学时：2授课对象章 节 第2章2.3教学目的和要求 讲授电介质的极化性质，包括极化电荷的面密度、体密度、电介质的本构关系、电介质的基本方程。讲授主要内 容2.4 电介质的电特性重 点难 点重点是介质的本构关系和基本方程。难点是形象的理解极化现象。要求掌握知识点和分析方法要求掌握介质中的本构关系和基本方程，会利

9、用基本方程求解电磁场。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等2.4 媒质的电磁特性 2.4.1 电介质的极化电介质表面的极化电荷面密度：极化电荷体密度：电介质的本构关系：电介质中的基本方程：，作业布置 2.9主 要参考资料电磁场与电磁波李锦屏 编著 兰州大学出版社兰州交通大学教案（理论教学用）第 7 次课 学时：2授课对象章 节 第2章2.4教学目的和要求 求解静电场问题实质上求解特定边界条件下，讲授主要内 容2.4静电场的边界条件重 点难 点难点是边界条件的理解和掌握。要求掌握知识点和分析方法要求掌握介质中的本构关系和基本方程，会利用基本方程求解

10、电磁场。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等2.4 媒质的电磁特性 2.4.1 电介质的极化电介质表面的极化电荷面密度：极化电荷体密度：电介质的本构关系：电介质中的基本方程：，作业布置 2.9主 要参考资料电磁场与电磁波李锦屏 编著 兰州大学出版社兰州交通大学教案（理论教学用） 第 8 次课 学时：2授课对象章 节第2章2.5, 2.6, 2.7教学目的和要求 在静态场的基础上讲授时变场的基本方程。麦克斯韦方程组是由法拉第电磁感应定律和位移电流假说推导出来。求解电磁场问题实质上求解特定边界条件下的麦克斯韦方程组。讲授主要内 容2.5 电磁感应定律

11、和位移电流；2.6 麦克斯韦方程组；2.7 电磁场的边界条件重 点难 点 重点是麦克斯韦方程组和边界条件。难点是边界条件的理解和掌握。要求掌握知识点和分析方法 掌握麦克斯韦方程组和边界条件。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等2.5 电磁感应定律和位移电流法拉第电磁感应定律：推广的电磁感应定律：，位移电流密度：全电流定律：，2.6 麦克斯韦方程组，本构关系：，2.7 电磁场的边界条件边界条件：， ， 作业布置2.16,2.25,2.272.29主 要参考资料电磁场与电磁波李锦屏 编著 兰州大学出版社备注兰州交通大学教案（理论教学用） 第 9 次课

12、 学时：2授课对象章 节第3章 3.1, 3.2教学目的和要求讲授静电场的分析方法，电位函数，推导出电能密度和电场总能量的计算公式。讲授主要内 容3.1 静电场分析；3.2 导电媒质中的恒定电场分析重 点难 点重点是电位函数，难点是电能密度的推导。要求掌握知识点和分析方法3.1 静电场分析3.2 导电媒质中的恒定电场分析教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等3.1 静电场分析3.1.1 静电场的基本方程和边界条件基本方程：本构关系：边界条件：，3.1.2 电位函数点电荷：体电荷：面电荷：线电荷： 静电位的微分方程： 边界条件：，3.1.4 静电场的

13、能量电能密度：电场的总能量： 3.2 导电媒质中的恒定电场分析恒定电场的基本方程：本构关系：恒定电场的边界条件：，电位方程：，边界条件：作业布置 3.2,3.3主 要参考资料电磁场与电磁波李锦屏 编著 兰州大学出版社备注兰州交通大学教案（理论教学用） 第 10 次课 学时：2授课对象章 节第3章 3.3, 3.4, 3.5教学目的和要求 介绍恒定磁场的分析方法，磁场能量密度，静态场的边值问题，唯一性定理和镜像法。讲授主要内 容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 镜像法重 点难 点重点镜像法，磁场能量。要求掌握知识点和分析方法理解惟一性定理，掌握镜像法。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等3.3 恒定磁场分析基本方程：，边界条件：， ，磁场能量密度：磁场的总能量：3.4 静态场的边值问题及解的惟一性定理第一类边值问题（或狄里赫利问题）：第二类边值问题（或纽曼问题）：第三类边值问题（或混合边值