电磁场

课程代码

16013010

课程名称

电磁场

Electromagnetic   Field

课程性质

《电磁场》是电气工程及其自动化专业的一门重要专业基础课，是电气类专业必修主干课程。

学分/学时

授课32学时，2学分

开课学期

二（3）

开课单位

电气工程学院

适用专业

电气工程及其自动化

教学语言

演示文稿、讲解、作业、试卷均采用中文，术语采用中英文对照

先修课程

电路基础、高等数学、大学物理

后续课程

教材及参考书

教材：

²冯慈璋、马西奎，高等教育出版社，工程电磁场导论

²冯慈璋，高等教育出版社，电磁场

参考书：

²倪光正，高等教育出版社，工程电磁场原理

²Anderson,   N.，Springer，The Electromagnetic Field

课程简介

《电磁场》是电气工程专业主干课程之一，是一门继以“电路”观点开设的若干门课程之后，又以“场”的观点开设的对电磁运动规律更加本质理解的课程。本课程的主要任务是通过讲课、练习使学生能够运用矢量分析、场论、数学物理方法等工具，对电磁场的基本实验定律进行理性地分析与推广，归纳出静电场、恒定电场及恒定磁场的基本方程，并掌握其物理本质、数学内涵及在处理典型电磁场问题中的应用。

考核方式

²总评成绩＝期末考试（90%）+平时成绩（10%）

实验教学

专业培养能力

1.工程知识：具有从事电气工程专业所需数学、自然科学以及经济和管理知识；掌握电气工程基础理论和专业知识，具有较系统的工程实践学习经历；了解电气类专业的前沿发展现状和趋势；能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。

2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。

4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。

课程培养学生的能力

1．分析能力的培养：培养学生用场的观点对电气工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析与判断的初步能力；精选讲课内容，运用启发式教学方法，使学生加深理解电磁场经典理论。

2．计算能力的培养：掌握定量计算的基本途径，为进一步学习和应用各种较复杂的电磁场计算方法打下基础；

3．自学能力的培养：对学生学习提出严格要求，督促学生认真听课、积极思考、主动学习。引导学生学习时抓住物理概念、基本理论、工作原理和分析方法，注意各部分内容之间的联系，培养学生的自学能力。

4．表达能力的培养：主要是通过作业，清晰、整洁地表达自己解决问题的思路和步骤的能力。

5．思维能力的培养：通过电磁场理论的逻辑推理，培养学生正确思维和严谨的科学态度。

6．创新能力的培养：培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯，和对问题提出多种解决方案、选择不同计算方法，以及对计算进行简化和举一反三的能力。

教学内容与

学时分配

根据电气工程及其自动化专业人才培养能力的要求以及现代电磁学理论的发展趋势，教学内容主要包括工程电磁场基础知识及其在电气专业中的应用。授课教学32学时，其中：

（1)绪论及矢量分析基础（4学时）：了解电磁场理论的发展简史，了解电磁场理论的学习方法；熟练掌握矢量及其代数运算，矢量函数，矢量微分算子；熟练掌握标量场的梯度、矢量场的散度和旋度；掌握矢量积分定理：高斯散度定理、斯托克斯定理、格林定理；掌握三种常用坐标系，及其广义正交曲线坐标系中梯度、散度、旋度及拉普拉斯表达式。

（2)静电场理论（12学时）：理解电场强度定义、场的叠加原理和库仑定律，掌握电力线的原理及画法；掌握电位的定义，理解电场强度线积分与路径无关的性质，电场强度与电位之间的关系；掌握静电场中的导体和电介质、极化强度和电位移向量；掌握高斯通量定理和无旋性构成的静电场的基本方程；理解电场强度、电位和电位移在不同媒质分界面的边界条件，泊松方程和拉普拉斯方程，了解求解边值问题的常用的方法和场的实验研究；理解边值问题解的唯一性；熟练掌握电轴法和镜象法原理，利用电轴法和镜象法计算电场问题；了解电容的计算原则及导体系统部分电容的概念，能够计算对称分布部分电容；理解电场能量、电场能量密度和电场力的概念，会用虚位移法计算电场力问题。

（3)恒定电场理论（6学时）：理解电流与电流密度的定义、欧姆定律的微分形式、功率密度和电流连续性原理；掌握导电媒质中的恒定电场的基本方程和不同媒质分界面上的边界条件；理解导电媒质中的恒定电场与静电场的比拟，能用静电比拟法求解恒定电场问题；了解接地电阻与跨步电压的概念，能够使用电轴法和镜象法计算、以及静电比拟法计算对称情况下的接地电阻。

（4)恒定磁场理论（10学时）：掌握真空中磁感应强度的定义和求法；理解磁通连续性原理和真空中的安培环路定律，熟练使用真空中的安培环路定律求解磁场问题；了解磁偶极子、偶极矩、磁化率和磁化电流的概念，理解并会用媒质中的安培环路定律；理解磁感应强度、磁场强度、磁化强度三者间关系；掌握恒定磁场的基本方程及分界面条件，理解磁感应强度、磁场强度在不同媒质分界面上的边界条件；理解标量磁位和矢量磁位的定义，理解标量磁位、矢量磁位在不同媒质分界面上的边界条件；理解镜象法的物理意义，会用镜象法求解恒定磁场问题；了解电感的定义和计算原则，熟练计算对称情况下的电感。理解磁场能量、磁场能量密度和磁场力的概念，会用虚位移法计算简单的磁场力问题。

教学方法

课程教学以课堂教学、课外作业、综合讨论，以及授课教师的科研积累等共同实施。

本课程以工程电磁场理论及其在电气专业中的应用为主线，重点讲授矢量分析、静电场、恒定电场、恒定磁场等经典电磁学理论。通过授课与讨论、课外作业等重点培养学生的逻辑思维能力、计算分析能力与工程应用能力。

课程的教学充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。课程注重理论与实践相结合，采用每周作业、课程研讨等多种形式，通过多个维度对学生的学习情况进行综合考核。

制定人

及发布时间

蒋浩，余海涛，2015年5月30日