《电磁场》课程教学大纲

（ELECTROMAGNETIC FIELD）

学 时 数：40

其中：实验学时：0 课外学时：0 学 分 数：2.5

适用专业：光信息科学与技术

一、课程的性质、目的和任务

《电磁场》是电子信息类学科本科教学的学科基础课程，它主要包括电磁基本理论及电磁工程基础两个方面。开设本课程的目的和任务是：

1、加深学生对电磁场性质的理解和对光的波动性的认识，初步掌握工程应用中电磁场与电磁波问题的基本分析和计算方法，为进一步深入学习后继课程和解决各种复杂的实际电磁场与电磁波工程应用问题打好基础。

2、通过本课程的学习，培养学生严谨的学风、科学的思维方法和抽象思维的能力、把物理概念和数学工具结合起来处理电磁问题的能力，达到增强学生的适应能力与创造能力的目的。

二、课程教学的基本要求

（一）理解直角坐标、圆柱坐标、球坐标的变换关系。 （二）掌握计算电场强度和电位函数的方法。 （三）掌握磁场强度与安培环路定理。 （四）了解平面电磁波的性质。

（五）掌握矩形波导的传输特性，了解圆波导的传输特性。

三、课程的教学内容、重点和难点

第一章 矢量分析与场论

主要内容：

矢量及其代数运算；圆柱坐标系和球坐标系；矢量场的通量及散度，环量及旋度；标量场的等值面，方向导数，梯度；几种重要的矢量场；哈密尔顿算子。

重点：矢量场的通量及散度、矢量场的环量及旋度、标量场的梯度的定 义和计算。 难点：复合函数三度的计算；哈密尔顿算子。 第二章 静电场分析

主要内容：

库仑定律；电场强度与电位函数；静电场的基本方程；电介质的极化；导体的电容；静电场的边界条件；恒定电场的基本方程；接地电阻；电动势；静电场边值问题；泊松方

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程和拉普拉斯方程的求解。

重点：静电场的基本方程和边界条件，静电场边值问题的解法。 难点：静电势的微分方程及其求解。 第三章 恒定电流的磁场

主要内容：

毕奥萨伐尔定律；磁通密度的散度及磁通连续性原理；安培环路定理；矢量泊松方程；磁介质的磁化；磁场强度；恒定磁场的边界条件；自感和互感。

重点：恒定磁场的基本方程和边界条件。 难点：稳定电流磁场的矢势及其微分方程和边值关系。 第四章 时变电磁场

主要内容：

法拉第电磁感应定律；位移电流；麦克斯韦方程及边值关系；坡印廷定理与坡印廷矢量；时谐电磁场的相量表示法；复坡印廷矢量及平均坡印廷矢量。平面电磁波；亥姆霍兹方程；趋肤效应；电磁波的极化；电磁波的色散与群速；平面电磁波对平面边界的垂直入射；电磁波对平面边界的斜入射。

重点：麦克斯韦方程，平面电磁波的传播及其在分界面上的反射和折射。 难点：均匀平面电磁波对平面边界的斜入射。 第五章 波导与谐振器

主要内容：

矩形波导中的电磁场；矩形波导的传输特性；波导的激励与耦合 重点 ：矩形波导及传输特性，TE波。 难点：波导中电磁波的解。

四、课程各教学环节要求

1、本课程的教学环节包括课堂讲授、习题课和课后作业批改、答疑等。在课堂教学中要着重于基本原理和基本方法的分析，注意培养学生把物理概念和数学工具结合起来处理电磁问题的能力。

2、考虑到本课程的习题较难做，在搞好课堂教学的同时，对于学生课后作业中反映出来的问题，也应予以足够的重视，并及时在习题课中加以指导。

五、学时分配

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各教学环节学时分配 章节 主要内容 讲 实 讨 习 课 其 授 验 论 题 外 它 5 8 4 11 4 32 0 0 0 0 0 0 1 2 1 3 1 8 小 计 6 10 5 14 5 40 作 业备题注 量 8 10 4 11 5 38 一 二 三 四 五

矢量分析与场论 静电场分析 恒定电流的磁场 时谐电磁场与电磁波 波导与谐振器 合 计 六、课程与其它课程的联系

本课程在《大学物理》和《数学物理方法》课程之后开设，是继《大学物理》中电磁学部分之后的关于电磁理论的课程。

本课程是学习《波动光学与应用光学》、《激光原理》等后继课程的重要基础。

七、教材与教学参考书

（一）教材

郭辉萍、刘学观. 电磁场与电磁波（第二版）. 西安：西安电子科技大学出版社，2008。 （二）教学参考书

[1] 王家礼等. 电磁场与电磁波. 西安：西安电子科技大学出版社，2000。 [2] 冯磁璋等. 工程电磁场导论. 北京：高等教育出版社，2000。 [3] 杨显清等.电磁场与电磁波. 北京：国防工业出版社，2003。 [4] 郭硕鸿. 电动力学（第二版）.北京：高等教育出版社出版，1997。

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