《工程電磁場(chǎng)》課程教學(xué)大綱（本科）

1、工程電磁場(chǎng)(Engineering Electromagnetic Fields)課程代碼：05410034學(xué) 分：2.0學(xué) 時(shí)：32 （其中：課程教學(xué)學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0上機(jī)學(xué)時(shí)：。課程實(shí)踐學(xué):0）先修課程：微積分、復(fù)變函數(shù)、大學(xué)物理適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化教 材：工程電磁場(chǎng)導(dǎo)論，馮慈璋，馬西奎，高等教育出版社，2000.06 （2015年重?。┮?、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì)電磁場(chǎng)理論是高等學(xué)校工科電類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)主要課程的 核心內(nèi)容都是宏觀電磁現(xiàn)象在特定范圍和特定條件下的具體表現(xiàn)，了解電磁現(xiàn)象的發(fā)生規(guī)律、掌握 基本的定性和定量分析方法是電氣工程及

2、其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生所應(yīng)具備的基礎(chǔ)知識(shí)之一。電磁場(chǎng)課程 中所涉及的內(nèi)容是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科生所應(yīng)具備的知識(shí)結(jié)構(gòu)的必要組成局部。同時(shí)，電 磁場(chǎng)理論還是一些交叉學(xué)科和新興邊緣學(xué)科的基礎(chǔ)之一，學(xué)好電磁場(chǎng)理論將增強(qiáng)學(xué)生的適應(yīng)能力和 創(chuàng)造能力。（二）課程目標(biāo)工程電磁場(chǎng)課程的主要任務(wù)是：在大學(xué)物理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握宏觀電磁場(chǎng)的基本規(guī)律和基 本分析方法；能對(duì)電氣工程中的電磁現(xiàn)象進(jìn)行初步的定性分析，并局部了解定量分析的基本方法； 通過(guò)對(duì)電磁場(chǎng)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和掌握基本的科學(xué)研究方法。通過(guò)工程電磁 場(chǎng)課程學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)概括起來(lái)為各種場(chǎng)的屬性和源的特點(diǎn)，以及場(chǎng)、源和媒質(zhì)之間關(guān)系、 運(yùn)

3、動(dòng)規(guī)律和主要計(jì)算方法，還有各種場(chǎng)的工程應(yīng)用問(wèn)題，各種場(chǎng)的能量計(jì)算等，課程的具體知識(shí)目 標(biāo)和能力目標(biāo)如下：課程目標(biāo)1:掌握各種場(chǎng)基本物理量定義、性質(zhì)，相關(guān)物理量的含義和相關(guān)計(jì)算公式；掌握各 種場(chǎng)的基本方程及物理量在媒質(zhì)分界面上的銜接條件；掌握各種場(chǎng)邊值問(wèn)題的基本計(jì)算方法；掌握 利用電磁場(chǎng)理論計(jì)算電路等效元件參數(shù)的方法；掌握電磁場(chǎng)能量計(jì)算方法；掌握電磁力計(jì)算方法。課程目標(biāo)2：能夠利用電磁場(chǎng)理論知識(shí)解釋電氣工程的電磁現(xiàn)象；能夠利用電磁場(chǎng)理論知識(shí)分 析電氣工程的電磁環(huán)境；能夠應(yīng)用電磁場(chǎng)理論知識(shí)和計(jì)算方法處理電氣工程的絕緣、儲(chǔ)能、新能源 等電磁問(wèn)題；能夠根據(jù)電磁場(chǎng)理論知識(shí)和計(jì)算方法描述和處理電氣工程中的

4、電磁力、電磁能量、電 磁轉(zhuǎn)換效能、電磁兼容、電磁污染等電磁應(yīng)用問(wèn)題。（三）課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.2o畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)12掌握電路、電子技術(shù)等工程基礎(chǔ)知識(shí)，具有分析和解決電氣工程基礎(chǔ)問(wèn) 題的能力。呈目標(biāo) 畢業(yè)要求盛標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2畢業(yè)要求1.2二、課程內(nèi)容及教學(xué)要求第一章緒論（一）教學(xué)內(nèi)容（列出主要知識(shí)點(diǎn)、能力點(diǎn)）.課程的學(xué)科地位及課程特點(diǎn)。.課程的基本知識(shí)及結(jié)構(gòu)。.電磁場(chǎng)理論開(kāi)展、應(yīng)用和最新研究熱點(diǎn)問(wèn)題。（二）教學(xué)要求（將相關(guān)內(nèi)容按照掌握、理解、了解等不同教學(xué)要求進(jìn)行分類）了解課程的學(xué)科地位及課程特點(diǎn)。了解課程的基本知識(shí)內(nèi)容及結(jié)

5、構(gòu)。了解電磁場(chǎng)理論開(kāi)展、應(yīng)用和最新研究熱點(diǎn)問(wèn)題。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)電磁場(chǎng)的基本知識(shí)及結(jié)構(gòu)。.難點(diǎn)無(wú)。第二章矢量分析（一）教學(xué)內(nèi)容.正交坐標(biāo)系、標(biāo)量場(chǎng)和矢量場(chǎng)。.標(biāo)量場(chǎng)的梯度。.矢量場(chǎng)的通量和散度。.矢量場(chǎng)的環(huán)量和旋度。.微分算子與矢量運(yùn)算。（二）教學(xué)要求. 了解各種坐標(biāo)系下線元、面元、體積元的表示方法。.具有正確計(jì)算不同坐標(biāo)系下標(biāo)量梯度的能力。.具有正確計(jì)算不同坐標(biāo)系下矢量通量和散旋度的能力。.具有正確計(jì)算不同坐標(biāo)系下矢量環(huán)量與旋度的能力。.掌握不同坐標(biāo)系下矢量算子的展開(kāi)，并具有進(jìn)行矢量運(yùn)算的能力。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)L重點(diǎn)各種坐標(biāo)系下線元、面元、體積元的表示方法；各種坐標(biāo)系下標(biāo)量梯度的計(jì)算；

6、各種坐標(biāo)系下 矢量通量和散度的計(jì)算；各種坐標(biāo)系下矢量環(huán)量和旋度的計(jì)算；矢量運(yùn)算。2 .難點(diǎn)各種坐標(biāo)系下標(biāo)量梯度的計(jì)算；各種坐標(biāo)系下矢量通量和散度的計(jì)算；各種坐標(biāo)系下矢量環(huán)量和 旋度的計(jì)算；矢量運(yùn)算。第三章靜電場(chǎng)（一）教學(xué)內(nèi)容.電場(chǎng)強(qiáng)度、電位的概念與計(jì)算。.靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)。.高斯通量定理。.靜電場(chǎng)的基本方程。.泊松方程和拉普拉斯方程。.別離變量法和有限差分法。.電軸法和鏡像法。.局部電容。.靜電能量和力。（二）教學(xué)要求.掌握電場(chǎng)強(qiáng)度、電位的含義及簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。.掌握靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)的特性，具有分析介質(zhì)極化的能力。.掌握靜電場(chǎng)基本方程的屬性和規(guī)律，具有分析介質(zhì)分界面銜接條件的能力。

7、.掌握靜電場(chǎng)邊值問(wèn)題的建立方法，具有利用靜電場(chǎng)邊值問(wèn)題的求解方法分析計(jì)算工程靜電問(wèn) 題能力。.具有利用鏡像法和電軸法分析計(jì)算特殊結(jié)構(gòu)靜電場(chǎng)的能力。.能夠根據(jù)靜電場(chǎng)理論知識(shí)分析儲(chǔ)能系統(tǒng)等效電容，具有分析計(jì)算多導(dǎo)體系統(tǒng)局部電容的能 力。.能夠計(jì)算不同結(jié)構(gòu)場(chǎng)域的能量與靜電力。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)（1）利用電場(chǎng)強(qiáng)度、電位定義式直接積分計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)和電位；（2）利用高斯通量定理計(jì)算具有 特殊結(jié)構(gòu)靜電場(chǎng)的方法；（3）理解和掌握靜電場(chǎng)的基本方程積分和微分形式，并用積分形式推導(dǎo)分 別面上電場(chǎng)物理量的銜接條件；（4）利用靜電場(chǎng)基本方程微分形式導(dǎo)出電位函數(shù)的泊松方程和拉普 拉斯方程，根據(jù)邊界和參考電位寫(xiě)出靜電場(chǎng)的邊

8、值問(wèn)題；（5）理解電軸法和鏡像法的實(shí)質(zhì)，掌握 幾種常用鏡像問(wèn)題求解方法；（6）通過(guò)靜電場(chǎng)理論計(jì)算局部電容的過(guò)程掌握反映材料特征電容量的 計(jì)算方法，主要是幾種特種結(jié)構(gòu)電氣材料電容量計(jì)算公式；（7）掌握利用靜電場(chǎng)物理量計(jì)算靜電能 量和靜電力的方法，進(jìn)一步理解靜電場(chǎng)物質(zhì)概念。,難點(diǎn)理解和掌握靜電場(chǎng)的基本方程積分和微分形式，并用積分形式推導(dǎo)分別面上電場(chǎng)強(qiáng)度和電通密度 的銜接條件；利用靜電場(chǎng)基本方程微分形式導(dǎo)出電位函數(shù)的泊松方程和拉普拉斯方程，根據(jù)場(chǎng)域邊 界和條件參考電位寫(xiě)出靜電場(chǎng)的邊值問(wèn)題。第四章恒定電場(chǎng)（-）教學(xué)內(nèi)容.電流與電流密度。.導(dǎo)電媒質(zhì)中的恒定電場(chǎng)基本方程與分界面上的銜接條件。.導(dǎo)電媒質(zhì)中恒

9、定電場(chǎng)與介質(zhì)中的靜電場(chǎng)的比擬。.電導(dǎo)與接地電阻。（二）教學(xué)要求.理解導(dǎo)電媒質(zhì)中（元）電流和電流密度，電源電動(dòng)勢(shì)與局外場(chǎng)強(qiáng)。.掌握導(dǎo)電媒質(zhì)中的恒定電場(chǎng)基本方程及其分界面上的銜接條件，尤其是導(dǎo)體與介質(zhì)分界面的 銜接條件。.理解導(dǎo)電媒質(zhì)中恒定電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的比擬。.能夠理解電導(dǎo)與接地電阻，掌握簡(jiǎn)單接地的接地電阻計(jì)算方法，并能分析計(jì)算導(dǎo)電媒質(zhì)的電 導(dǎo)。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)導(dǎo)電媒質(zhì)中的恒定電場(chǎng)基本方程及其分界面上的銜接條件；電導(dǎo)與接地電阻。.難點(diǎn)分界面上的銜接條件。第五章恒定磁場(chǎng)（一）教學(xué)內(nèi)容.磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念與畢奧沙伐定律。.安培環(huán)路定律。.恒定磁場(chǎng)基本方程及分界面上銜接條件。.恒定磁場(chǎng)的邊值問(wèn)題。.

10、磁矢位的泊松方程和拉普拉斯方程。.磁位及磁位拉普拉斯方程。.鏡像法。.電感。.磁場(chǎng)能量和力。.磁路。（二）教學(xué)要求.掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度及畢奧沙伐定律。.掌握真空中和磁媒質(zhì)中的安培環(huán)路定律，能分析媒質(zhì)磁化及其效應(yīng)。.掌握恒定磁場(chǎng)基本方程的屬性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，具有分析媒質(zhì)分界面銜接條件的能力。.掌握恒定磁場(chǎng)邊值問(wèn)題的建立方法，具有利用恒定磁場(chǎng)邊值問(wèn)題的求解并分析計(jì)算工程磁場(chǎng) 問(wèn)題能力。.具有利用鏡像法分析計(jì)算特殊結(jié)構(gòu)恒定磁場(chǎng)的能力。.能夠根據(jù)恒定磁場(chǎng)理論知識(shí)分析電感線圈電感，具有利用聶以曼公式分析計(jì)算電感的能力。.能夠計(jì)算不同結(jié)構(gòu)場(chǎng)域的能量與磁場(chǎng)力。.能夠利用磁路定律計(jì)算設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)鐵心的磁路線圈等應(yīng)用方

11、案。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)L重點(diǎn)（1）利用畢奧沙伐定律直接積分計(jì)算磁場(chǎng)；（2）利用安培環(huán)路定律計(jì)算具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)恒定磁場(chǎng) 的方法；（3）理解和掌握恒定磁場(chǎng)的基本方程積分和微分形式，并用積分形式推導(dǎo)分別面上磁場(chǎng)物 理量的銜接條件；（4）利用恒定磁場(chǎng)基本方程微分形式導(dǎo)出磁矢位的泊松方程和拉普拉斯方程，磁 矢位解的形式及其應(yīng)用；（5）理解恒定電場(chǎng)鏡像法，掌握恒定磁場(chǎng)常用的鏡像問(wèn)題求解方法；（6） 掌握電感的計(jì)算方法；（7）掌握利用恒定電場(chǎng)理論計(jì)算磁場(chǎng)能量和磁場(chǎng)力的方法。.難點(diǎn)利用畢奧沙伐定律直接積分計(jì)算磁場(chǎng)；利用安培環(huán)路定律計(jì)算具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)恒定磁場(chǎng)的方法； 用積分形式推導(dǎo)分別面上磁場(chǎng)物理量的銜接條件；利用恒

12、定磁場(chǎng)基本方程微分形式導(dǎo)出磁矢位的泊 松方程和拉普拉斯方程，磁矢位解的形式及其應(yīng)用；掌握電感的計(jì)算方法。第六章時(shí)變電磁場(chǎng)（一）教學(xué)內(nèi)容.電磁感應(yīng)定律。.全電流定律。.電磁場(chǎng)基本方程組及分界面上銜接條件。.動(dòng)態(tài)位與達(dá)朗貝爾方程。.坡印亭矢量與坡印亭定理。.正弦電磁場(chǎng)。.電磁輻射。（二）教學(xué)要求.理解和掌握電磁感應(yīng)定律。.理解和掌握全電流定律。.理解和掌握時(shí)變電磁場(chǎng)基本方程積分形式和微分形式，掌握時(shí)變場(chǎng)分界面上的銜接條件。.理解和掌握坡印廷定理和坡印廷向量。.理解和掌握電磁場(chǎng)基本方程的復(fù)數(shù)形式，理解坡印亭定理和坡印亭矢量復(fù)數(shù)形式的物理含 義。.理解動(dòng)態(tài)位概念，掌握動(dòng)態(tài)位與時(shí)變場(chǎng)物理量的關(guān)系，能用基

13、本方程微分形式導(dǎo)出動(dòng)態(tài)位微 分方程-達(dá)朗貝爾方程。.理解達(dá)朗貝爾方程的解的物理意義，了解時(shí)變場(chǎng)的波動(dòng)性。理解電磁輻射產(chǎn)生的條件，表述靜態(tài)場(chǎng)與輻射場(chǎng)的不同及案例。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn).重點(diǎn)電磁感應(yīng)定律；全電流定律；時(shí)變電磁場(chǎng)基本方程積分形式和微分形式；時(shí)變場(chǎng)分界面上的銜 接條件；坡印廷定理和坡印廷矢量；電磁場(chǎng)基本方程的復(fù)數(shù)形式，坡印亭定理和坡印亭矢量復(fù)數(shù)形 式；動(dòng)態(tài)位概念，動(dòng)態(tài)位與時(shí)變場(chǎng)物理量的關(guān)系，達(dá)朗貝爾方程；電磁輻射產(chǎn)生的條件。.難點(diǎn)時(shí)變電磁場(chǎng)基本方程積分形式和微分形式；時(shí)變場(chǎng)分界面上的銜接條件；坡印廷定理和坡印廷 矢量；動(dòng)態(tài)位概念，動(dòng)態(tài)位與時(shí)變場(chǎng)物理量的關(guān)系，達(dá)朗貝爾方程。第七章準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)（一

14、）教學(xué)內(nèi)容.電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)。.磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和電路。.電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和電荷弛豫。.集膚效應(yīng)，渦流。.鄰近效應(yīng)和電磁屏蔽。（二）教學(xué)要求.掌握電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)的劃分和定義。.理解磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和電路的關(guān)系。.理解電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和電荷弛豫之間聯(lián)系。.能利用準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)分析導(dǎo)體的集膚效應(yīng)。.能利用準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)渦流方程分析導(dǎo)體的渦流及其損耗。.能利用準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)渦流方程分析導(dǎo)體的交流內(nèi)損耗。.能利用準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)渦流方程分析臨近效應(yīng)和電磁屏蔽。（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)1.重點(diǎn)電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)和磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)；磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)與電路；電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)與電荷弛豫。2灘點(diǎn)磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)與電路；電準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)與電荷弛豫；渦流與導(dǎo)體交流內(nèi)損耗。三、學(xué)時(shí)分配及教學(xué)方法章

15、教學(xué)形式及學(xué)時(shí)分配主要教學(xué)方法支撐的課程目 標(biāo)課堂 教學(xué)實(shí)驗(yàn)上機(jī)課程 實(shí)踐小計(jì)第一章緒論11講授、案例、演示、 討論課程目標(biāo)1、2第二章矢量分析11講授、案例、自學(xué)課程目標(biāo)1、2第三章靜電場(chǎng)99講授、討論、比照、 自學(xué)課程目標(biāo)1、2第四章恒定電場(chǎng)44講授、演示、討論、 自學(xué)課程目標(biāo)1、2第五章恒定磁場(chǎng)77講授、自學(xué)課程目標(biāo)1、2第六章時(shí)變電磁場(chǎng)66講授、自學(xué)課程目標(biāo)1、2第七章準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)44講授、自學(xué)課程目標(biāo)1、2合計(jì)3232四、課程考核1.課程考核方式包括期末考試、平時(shí)作業(yè)、學(xué)習(xí)態(tài)度及聽(tīng)課情況情況考核（其中包括筆記、大 作業(yè)等）考核形式考核要求考核權(quán)重備注平時(shí)作 業(yè)、學(xué)習(xí) 態(tài)度及聽(tīng) 課情況課后完成4050個(gè)習(xí)題，主要考核學(xué)生對(duì)每節(jié)課知識(shí)點(diǎn) 的復(fù)習(xí)、理解和掌握度，計(jì)算全部作業(yè)的平均成績(jī)?cè)侔?15%計(jì)入總成績(jī)；學(xué)習(xí)態(tài)度和聽(tīng)課情況以考勤和課堂記 錄為評(píng)分依據(jù)，占總成績(jī)的15%o30%期末考