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课程基本信息

课程编码:04B20150

课程类别:未设置

先修课程:高等数学、大学物理

适用专业:电气工程及其自动化,工业电气自动化

开课院部:电气信息学院

课程负责人:程莉
课程教学团队:
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课程展示


课程简介

工程电磁场是高等院校电气类专业本科生必修的一门学科基础课,其所包含的内容是合格的电气类专业本科学生应具备的知识结构的重要组成部分。该课程理论性强,逻辑严谨,学习该课程不仅可以使学生掌握电磁场有关定理、定律、麦克斯韦方程等物理意义及数学表达式,熟悉一些重要的电磁场问题的数学模型的建立过程以及分析方法,还有助于培养学生正确的思维方法和分析问题的能力,使学生学会用“场”的观点去观察、分析和计算电气工程中一些简单、典型的场的问题。为学习专业或进一步研究电磁场问题打下坚实的理论基础。

    Engineering Electromagnetic Field is a compulsory subject basic course to electric major,its containing contents is one of the most important components of the knowledge structure for undergraduate students who major in electric. The course has large theory knowledge and strong logicality. With this course, the students will not only grasp the theorem and the physical meaning of the Maxwell equations and mathematical expressions, and master building method and analyzing method of some important mathematical model, but also have right thinking method and analytical abilities. It trains students on the proper ways of thinking to observe、analyze and calculate issues in electric engineering. It also provides a solid theoretical foundation for following special courses and researching electromagnetic problems.

课程教学要求

序号

专业毕业要求

课程教学要求

关联程度

1

工程知识

能够运用所学知识解释电气工程中的一些物理现象,并解决实际复杂工程问题。

H

2

问题分析

能够运用所学基本电磁场理论分析复杂工程问题

H

3

设计/开发解决方案

能够设计针对复杂工程问题的解决方案,设计满足用户需求的天线系统。

M

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,并通过信息综合得到了电波传播在不同环境下的传播特性。

M

5

使用现代工具

 

 

6

工程与社会

 

 

7

环境和可持续发展

 

 

8

职业规范

 

 

9

个人和团队

 

 

10

沟通

 

 

11

项目管理

 

 

12

终身学习

 

 

 

课程教学内容

章节

名称

主要内容

重难点关键词

学时

类型

前言

1. 回顾大学物理“电磁学”相关概念;

2. 了解本课程的内容和作用;

3. 掌握电磁场与电磁波的实际应用;

1.电场

2.磁场

3.电磁场

2

理论讲授

预篇

1. 矢量代数运算

2. 三种常用的正交坐标系

3. 标量场的方向导数和梯度

4. 矢量场的散度和高斯定理

5. 矢量场的旋度和斯托克斯定理

6. 亥母霍兹定理

1.散度

2.旋度

3.梯度

4.亥母霍兹定理

6

理论讲授

静电场(一)

1. 电荷的守恒定律,库仑定律,电场

2. 真空中的高斯通量定理

3. 电介质中的高斯通量定理

4. 电场强度的环路定理与电位函数

5. 电位梯度

6. 静电场的边界条件

7. 微分形式的高斯定理

8. 微分形式的电场强度环路定理

9. 泊松方程与拉普拉斯方程

10. 静电场的边值问题

1.电偶极子

2.高斯通量定理

3.环路定理

4.电位梯度

5.泊松方程和拉普拉斯方程

6.边值问题

4

理论讲授

静电场(二)

1. 唯一性定理

2. 平行双电轴法

3. 导体平面镜像法

4. 球形导体面的镜像

5. 无限大介质交界面平面的镜像

6. 电容与电容的计算

7. 双输电线的电容

8. 多导体系统的部分电容

9. 带电导体系统的电场能量及其分布

1.唯一性定理

2.双电轴

3.镜像法

4.电容

5.电场能量

6

理论讲授

恒定电场

  1. 导电媒质中的恒定电场、局外电场
  2. 电流密度、欧姆定律、楞次定律
  3. 恒定电场的积分形式定理
  4. 分界面上的边界条件
  5. 恒定电场微分与拉普拉斯方程
  6. 电场比拟
  7. 接地电阻计算
  1. 恒定电场
  2. 电流密度
  3. 边界条件
  4. 拉普拉斯方程
  5. 比拟
  6. 接地电阻

6

理论讲授

恒定磁场

  1. 磁感应强度、毕奥-萨瓦定律
  2. 磁通及其连续性原理
  3. 真空中的安培环路定理
  4. 非真空媒质中的安培环路定理
  5. 交界面的磁场边界条件
  6. 磁场基本定理微分形式
  7. 磁场的矢量磁位及泊松方程
  8. 磁场的镜像法
  9. 自感及其计算
  10. 互感及其计算
  11. 磁场能量及其分布
  1. 磁感应强度
  2. 磁通
  3. 安培环路定理
  4. 边界条件
  5. 泊松方程
  6. 镜像法
  7. 磁场能量

4

理论讲授

边值问题

  1. 分离变量法
  1. 分离变量法

2

理论讲授

时变电磁场

  1. 传导电流、运流电流和位移电流
  2. 全电流定理
  3. 电磁感应定律
  4. 麦克斯韦方程组
  5. 时变电磁场边界条件,唯一性定理
  6. 电磁场能量、坡印廷矢量及能量流
  7. 电磁动态位及其微分方程
  1. 位移电流
  2. 麦克斯韦
  3. 边界条件
  4. 电磁场能量
  5. 坡印廷矢量
  6. 电磁动态位

4

理论讲授

平面电磁波

  1. 理想电介质中的平面电磁波
  2. 理想电介质中的正弦平面电磁波
  3. 导电及半导电媒质中的平面电磁波、波的衰减与透入深度
  4. 电流与磁通的趋肤效应、涡流
  1. 平面电磁波
  2. 正弦平面电磁波
  3. 透入深度
  4. 趋肤效应
  5. 涡流

4

理论讲授

总复习

 

 

2

理论讲授

考核要求及成绩评定

序号

成绩类别

考核方式

考核要求

权重(%)

备注

1

期末成绩

期末考试

闭卷

70

百分制,60分为及格

2

 

上交作业

5次

10

A+,A,B+,B,C

3

课堂表现

回答问题

5

回答一次以上有分,不回答则无分

4

课堂练习

1次

5

5分制,根据完成情况给分

5

平时表现

出勤情况

10

3次未参加课程则无法获得学分

学生学习建议

      (一)学习方法建议

  1. 上课前要复习高等数学中积分,微分,求导等内容;
  2. 上课前需要回顾大学物理中“电磁学”相关内容;
  3. 平时留心电磁场和电磁波的应用;
  4. 课下要多复习,多做老师指定的和书上的习题,练习题;
  5. 在网上观看其他相关国家级或省级精品资源共享课或视频公开课。

    (二)学生课外阅读参考资料

    1.《工程电磁场(第2版)》,王泽忠,金玉生,卢斌先编著,清华大学出版社,2011年;非自编,是教育部规划教材;

    2.《工程电磁场(第8版)》,(美)威廉.海特著,赵彦珍译,西安交通大学出版社,2013;非自编,国外名校最新教材精选;

课程改革与建设

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