《電磁場(chǎng)與微波技術(shù)》課程實(shí)施大綱

PAGE—PAGE76—《電磁場(chǎng)與微波技術(shù)》課程實(shí)施大綱目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1．教學(xué)理念 62．課程介紹 72.1課程的性質(zhì) 72.2課程在學(xué)科專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位、作用 72.3課程的歷史與文化傳統(tǒng) 72.4課程的前沿及發(fā)展趨勢(shì) 72.5課程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系 72.6課程內(nèi)容可能涉及到的倫理與道德問(wèn)題 72.7學(xué)習(xí)本課程的必要性 83．教師簡(jiǎn)介 93.1教師的職稱(chēng)、學(xué)歷 93.2教育背景 93.3研究興趣（方向） 94．先修課程 95．課程目標(biāo) 95.1知識(shí)與技能方面 95.2過(guò)程與方法方面 95.3情感、態(tài)度與價(jià)值觀方面 96．課程內(nèi)容 106.1課程的內(nèi)容概要 106.2教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 106.3學(xué)時(shí)安排 107.課程實(shí)施 117.1教學(xué)單元一 117.2教學(xué)單元二 137.3教學(xué)單元三 157.4教學(xué)單元四 177.5教學(xué)單元五 197.6教學(xué)單元六 217.7教學(xué)單元七 247.8教學(xué)單元八 267.9教學(xué)單元九 297.10教學(xué)單元十 337.11教學(xué)單元十一 357.12教學(xué)單元十二 387.13教學(xué)單元十三 407.14教學(xué)單元十四 427.15教學(xué)單元十五 467.16教學(xué)單元十六 487.17教學(xué)單元十七 507.18教學(xué)單元十八 527.19教學(xué)單元十九 547.20教學(xué)單元二十 577.21教學(xué)單元二十一 607.22教學(xué)單元二十二 637.23教學(xué)單元二十三 677.24教學(xué)單元二十四 698．課程要求 728.1學(xué)生自學(xué)要求 728.2課外閱讀要求 728.3課堂討論要求 728.4課程實(shí)踐要求 729．課程考核 739.1出勤（遲到、早退等）、作業(yè)、報(bào)告等的要求 739.2成績(jī)的構(gòu)成與評(píng)分規(guī)則說(shuō)明 739.3考試形式及說(shuō)明 7310．學(xué)術(shù)誠(chéng)信 7410.1考試違規(guī)與作弊處理 7410.2杜撰數(shù)據(jù)、信息處理等 7410.3學(xué)術(shù)剽竊處理等 7411．課堂規(guī)范 7411.1課堂紀(jì)律 7411.2課堂禮儀 7412．課程資源 7512.1教材與參考書(shū) 7512.2專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)著作 7512.3專(zhuān)業(yè)刊物 7512.4網(wǎng)絡(luò)課程資源 7513．教學(xué)合約 7613.1教師作出師德師風(fēng)承諾 7613.2閱讀課程實(shí)施大綱，理解其內(nèi)容 7613.3同意遵守課程實(shí)施大綱中闡述的標(biāo)準(zhǔn)和期望 7614．其他說(shuō)明 77

1．教學(xué)理念關(guān)注學(xué)生的發(fā)展：以學(xué)生為主體，關(guān)注學(xué)生情感、態(tài)度與價(jià)值觀的體現(xiàn)與發(fā)展。教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)，應(yīng)用知識(shí)的能力，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，同時(shí)要將學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和人才建設(shè)的培養(yǎng)相結(jié)合，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生積極的人生態(tài)度，正確的價(jià)值觀、人生觀和科學(xué)的世界觀，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、邏輯思維能力和空間思維能力，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。采用提問(wèn)式、討論式、啟發(fā)式等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)過(guò)程中來(lái)。對(duì)課程內(nèi)容的理解上，授課教師應(yīng)對(duì)課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)講課思路清晰，化難為簡(jiǎn)。同時(shí)將實(shí)際工程中的問(wèn)題作為對(duì)象，有針對(duì)性的講解，盡量采用形象化的多媒體技術(shù)進(jìn)行講述，使學(xué)生較為容易接受。關(guān)注教學(xué)的有效性：在教學(xué)內(nèi)容取舍上，要講究教學(xué)實(shí)效，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)來(lái)進(jìn)行取舍；要理論聯(lián)系實(shí)際，電磁場(chǎng)與微波技術(shù)這門(mén)課程理論性強(qiáng)，較為抽象，因此，應(yīng)更多的將實(shí)際工程中的實(shí)例引入課堂，同時(shí)，將電磁學(xué)的發(fā)展前沿成果及時(shí)向?qū)W生講述，這樣可以引起學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。關(guān)注教學(xué)的策略：為了取得教學(xué)實(shí)效，從2007年被批準(zhǔn)作為四川省精品課程建設(shè)以來(lái)，課程組不斷進(jìn)行建設(shè)，今年又申報(bào)了四川省精品資源共享課程，為學(xué)生學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)理論和電磁場(chǎng)與電磁波搭建了一個(gè)很好的自主學(xué)習(xí)平臺(tái)。授課教師制作了生動(dòng)形象的課件，主要由多媒體加板書(shū)的形式授課，并安排有課堂討論、自學(xué)寫(xiě)讀書(shū)報(bào)告、課堂練習(xí)等。

2．課程介紹2.1課程的性質(zhì)電磁場(chǎng)與微波技術(shù)是講述電磁場(chǎng)激勵(lì)與電磁波、特別是高頻電磁波傳播規(guī)律的課程，不僅是通信工程專(zhuān)業(yè)的必修、學(xué)位課、考試課，也是電子信息類(lèi)學(xué)科各專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論課，還是電氣工程師的必備知識(shí)，是電磁理論的重要組成部分。2.2課程在學(xué)科專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位、作用電磁場(chǎng)與微波技術(shù)課程是學(xué)生學(xué)習(xí)微波技術(shù)、光技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、電氣技術(shù)、電子對(duì)抗等技術(shù)的基礎(chǔ)，為電子與信息工程、通信工程、電氣工程與自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課，也是其他電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的選修課。2.3課程的歷史與文化傳統(tǒng)1831年英國(guó)的法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，為發(fā)電機(jī)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)；1833年俄國(guó)的楞次發(fā)表了他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，明確給出確定感應(yīng)電流方向的法則；1865年英國(guó)的物理學(xué)家麥克斯韋在前人的基礎(chǔ)上發(fā)表麥克斯韋方程組，預(yù)言了電磁波的存在，并大膽提出光是電磁波的看法，奠定了現(xiàn)代電磁學(xué)的基礎(chǔ)。2.4課程的前沿及發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前電磁場(chǎng)理論主要應(yīng)用發(fā)展于無(wú)線(xiàn)通信與傳播、檢測(cè)與測(cè)量、電磁加熱和電磁兼容四大領(lǐng)域，在諸如陰極射線(xiàn)示波器、噴墨打印機(jī)、分選礦物、磁分離器、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、全球定位系統(tǒng)等許多方面也取得廣泛應(yīng)用。2.5課程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)系19世紀(jì)30年代，法拉第發(fā)明了第一臺(tái)感應(yīng)發(fā)電機(jī)，拉開(kāi)了電能造福人類(lèi)社會(huì)的序幕，極大的提高了生產(chǎn)力；1901年馬可尼成功應(yīng)用電磁波將訊號(hào)從歐洲送到大西洋彼岸的美國(guó)，拉開(kāi)了無(wú)線(xiàn)電通信的序幕，徹底改變了人們的通訊交流方式；雷達(dá)作為電磁場(chǎng)理論的一個(gè)突出應(yīng)用，在軍事上和生活上都有重要意義；在遙感遙測(cè)、醫(yī)療、檢測(cè)、能源、環(huán)保等生活和工作的方方面面，電磁場(chǎng)理論都廣泛的應(yīng)用，極大的促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。2.6課程內(nèi)容可能涉及到的倫理與道德問(wèn)題本課程不涉及倫理道德問(wèn)題。2.7學(xué)習(xí)本課程的必要性電磁場(chǎng)與微波技術(shù)課程的理論研究在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中起著十分重要的作用。一些重要的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明都是以電磁場(chǎng)理論的研究為基礎(chǔ)的，如電報(bào)、電話(huà)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等，特別是無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，所有的信息都可以看作是通過(guò)電磁場(chǎng)和電磁波傳遞的。當(dāng)前，電磁場(chǎng)和電磁波在一些前沿學(xué)科，如光纖通信、超導(dǎo)體技術(shù)、電子對(duì)抗、電磁兼容、生物電磁學(xué)、環(huán)境電磁學(xué)等領(lǐng)域中，仍起著十分重要的作用。

3．教師簡(jiǎn)介4．先修課程高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程數(shù)學(xué)、電路理論5．課程目標(biāo)5.1知識(shí)與技能方面通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步熟悉電磁場(chǎng)與電磁波的基本性質(zhì)和規(guī)律；學(xué)會(huì)應(yīng)用場(chǎng)的觀點(diǎn)進(jìn)行初步的分析，對(duì)一些較簡(jiǎn)單的問(wèn)題能進(jìn)行計(jì)算，掌握電磁波——特別是高頻電磁波的傳播規(guī)律，并為學(xué)習(xí)微波技術(shù)與天線(xiàn)、光纖通信、衛(wèi)星通信等專(zhuān)業(yè)課或進(jìn)行電磁學(xué)問(wèn)題的進(jìn)一步研究準(zhǔn)備必要的基礎(chǔ)。5.2過(guò)程與方法方面通過(guò)課堂+實(shí)驗(yàn)室+實(shí)習(xí)基地+網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，教師引導(dǎo)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)過(guò)程。5.3情感、態(tài)度與價(jià)值觀方面培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度和科學(xué)的研究方法。

6．課程內(nèi)容6.1課程的內(nèi)容概要課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)：主要由電磁場(chǎng)分析和電磁波傳播理論兩大部分組成。電磁場(chǎng)分析部分主要包括靜電場(chǎng)分析、恒定磁場(chǎng)分析和時(shí)變電磁場(chǎng)三部分。其中，麥克斯韋方程、波動(dòng)方程、電磁輻射方程是電磁場(chǎng)理論的核心內(nèi)容。電磁波傳播理論主要包括電磁波在無(wú)界空間中的傳播規(guī)律分析、電磁波在波導(dǎo)中的傳播規(guī)律分析、電磁波在分界面上的物理過(guò)程的分析。

電磁場(chǎng)與電磁波還包括電磁輻射部分內(nèi)容。為使學(xué)生更容易學(xué)習(xí)本門(mén)課程，補(bǔ)充了矢量分析和場(chǎng)論內(nèi)容的介紹。各章分布如下：第1章矢量分析第2章靜電場(chǎng)與恒定電場(chǎng)第3章靜電場(chǎng)解法第4章恒定磁場(chǎng)第5章時(shí)變電磁場(chǎng)第6章正弦平面電磁波在無(wú)界空間中的傳播第7章電磁波的反射和折射第8章導(dǎo)行電磁波第9章電磁波輻射6.2教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)見(jiàn)各教學(xué)單元6.3學(xué)時(shí)安排總學(xué)時(shí)：72（理論課學(xué)時(shí)66，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)6）

7.課程實(shí)施7.1教學(xué)單元一緒論（大約2學(xué)時(shí)）7.1.1教學(xué)日期7.1.2教學(xué)目標(biāo)1、使學(xué)生全面了解本課程任務(wù)、目標(biāo)，課程的內(nèi)容和教材體系，課程的特點(diǎn)；2、了解電磁學(xué)的發(fā)展歷史，通信工程的發(fā)展歷史和電磁波在通信工程中的重要性；3、了解電磁波在其他工程中的重要應(yīng)用；4、學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)與電磁波應(yīng)注意的問(wèn)題（預(yù)習(xí)、作業(yè)、考試要求，參考文獻(xiàn)）。7.1.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、課程的性質(zhì)和任務(wù)2、課程內(nèi)容和教材體系（重點(diǎn)）3、課程特點(diǎn)：對(duì)數(shù)學(xué)工具要求高、物理概念多4、電磁場(chǎng)的發(fā)展歷史和電磁波在工程應(yīng)用5、電磁場(chǎng)理論與電路理論之間的關(guān)系6、學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)與電磁波應(yīng)注意的問(wèn)題7、參考教材7.1.4教學(xué)過(guò)程課程的性質(zhì)和任務(wù)——PPT講述提問(wèn)：古代人們?cè)鯓觽鬟f信息的？（烽火臺(tái)……）人們通過(guò)發(fā)信的信息傳遞過(guò)程？（寫(xiě)信、裝信封、寫(xiě)地址、郵局發(fā)信、郵局分信、交通工具送信……）現(xiàn)代通信工程的信息傳遞方式？（電話(huà)、手機(jī)、電視、互聯(lián)網(wǎng)……）從而引出電磁波↓課程內(nèi)容和教材體系--–PPT講述課程特點(diǎn)--–PPT講述電磁場(chǎng)、電磁波與工程應(yīng)用：--–PPT講述和互聯(lián)網(wǎng)演示現(xiàn)代通信系統(tǒng)的基本組成用動(dòng)漫來(lái)演示通信系統(tǒng)的工作過(guò)程；演示中、短波發(fā)射天線(xiàn)、微波接力天線(xiàn)、卡塞格侖天線(xiàn)圖片、MMDS-A型微波天線(xiàn)圖片、MMDS-C型微波天線(xiàn)、對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)圖片；各種微波通信器件圖片；B2隱形轟炸機(jī)圖片、J-20重型殲擊機(jī)圖片；動(dòng)漫來(lái)演示電磁炮彈穿過(guò)裝甲的過(guò)程↓電磁場(chǎng)理論與電路理論之間的關(guān)系--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述重點(diǎn)搞清楚什么是電路理論（集總假設(shè)與電路理論適用的條件）；什么是電路系統(tǒng)和電磁場(chǎng)系統(tǒng)？它們的區(qū)別？↓學(xué)習(xí)“電磁場(chǎng)與電磁波”課程學(xué)習(xí)應(yīng)注意的問(wèn)題--–PPT講述預(yù)習(xí)5~10分、作業(yè)獨(dú)立完成，不許抄襲；課后閱讀教材，確保理解教學(xué)內(nèi)容，并及時(shí)解決不懂的問(wèn)題；考試要求：做誠(chéng)實(shí)學(xué)生，認(rèn)真做好每一道考題按要求閱讀參考文獻(xiàn)7.1.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述+互聯(lián)網(wǎng)演示7.1.6作業(yè)安排及課后反思使用圖書(shū)館資料和網(wǎng)絡(luò)查閱：1、目前通信工程中主要有哪幾種通信方式2、電磁波在工程的十種主要應(yīng)用3、認(rèn)真思考電磁波對(duì)現(xiàn)代通信工程的絕對(duì)性沒(méi)有電磁波就沒(méi)有現(xiàn)代通信工程或人們不會(huì)使用電磁波就沒(méi)有現(xiàn)代通信工程4、盡可能去書(shū)店買(mǎi)或去圖書(shū)館借閱要求的參考書(shū)籍7.1.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求帶著“為什么要學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)與電磁波這門(mén)課程？”和“怎樣才能學(xué)好這門(mén)課程？”這兩個(gè)問(wèn)題來(lái)聽(tīng)“緒論”。7.1.8參考資料無(wú)

7.2教學(xué)單元二矢量分析基礎(chǔ)：數(shù)學(xué)工具1——三種常用的坐標(biāo)系（大約3學(xué)時(shí)）7.2.1教學(xué)日期7.2.2教學(xué)目標(biāo)1、使學(xué)生準(zhǔn)確理解場(chǎng)的概念和表示法；2、使學(xué)生熟練使用直角坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系。7.2.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、復(fù)習(xí)場(chǎng)的概念和表示法場(chǎng)的定義、特征、場(chǎng)的分類(lèi)、場(chǎng)的描述、場(chǎng)函數(shù)、場(chǎng)的值或場(chǎng)量。2、直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)變化范圍、位置矢量、矢量表示、微分線(xiàn)元、度量系數(shù)、面積元、體積元，單位矢量滿(mǎn)足右手螺旋法則；3、柱坐標(biāo)系的坐標(biāo)變化范圍、位置矢量、矢量表示、微分線(xiàn)元、度量系數(shù)、面積元、體積元，單位矢量滿(mǎn)足右手螺旋法則；重點(diǎn)：微分線(xiàn)元、度量系數(shù)、面積元、體積元，難點(diǎn)：?jiǎn)挝皇噶侩Sφ變化；4、球坐標(biāo)系的坐標(biāo)變化范圍、位置矢量、矢量表示、微分線(xiàn)元、度量系數(shù)、面積元、體積元，單位矢量滿(mǎn)足右手螺旋法則。重點(diǎn)：微分線(xiàn)元、度量系數(shù)、面積元、體積元，難點(diǎn)：?jiǎn)挝皇噶侩Sφ、θ變化。7.2.4教學(xué)過(guò)程1、復(fù)習(xí)場(chǎng)的概念和表示法--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述場(chǎng)的定義、特征、場(chǎng)的分類(lèi)、場(chǎng)的描述、場(chǎng)函數(shù)、場(chǎng)的值或場(chǎng)量↓2、直角坐標(biāo)系--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述坐標(biāo)變化范圍、位置矢量、矢量表示、微分線(xiàn)元、度量系數(shù)、面積元、體積元，單位矢量滿(mǎn)足右手螺旋法則主要用圖來(lái)講解此處還需要在黑板上重新畫(huà)圖對(duì)矢量線(xiàn)元、矢量面元和體積元進(jìn)行說(shuō)明?！?、柱坐標(biāo)系--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述坐標(biāo)變化范圍、位置矢量、矢量表示、微分線(xiàn)元、度量系數(shù)、面積元、體積元，單位矢量滿(mǎn)足右手螺旋法則；重點(diǎn)：需要在黑板上重新畫(huà)圖對(duì)微分線(xiàn)元、度量系數(shù)、面積元、體積元進(jìn)行說(shuō)明難點(diǎn)：推導(dǎo)單位矢量隨φ的變化關(guān)系；↓4、球坐標(biāo)系--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述坐標(biāo)變化范圍、位置矢量、矢量表示、微分線(xiàn)元、度量系數(shù)、面積元、體積元，單位矢量滿(mǎn)足右手螺旋法則。重點(diǎn)：需要在黑板上重新畫(huà)圖對(duì)微分線(xiàn)元、度量系數(shù)、面積元、體積元，難點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)說(shuō)明單位矢量隨φ、θ的變化關(guān)系，推導(dǎo)可作為作業(yè)來(lái)處理，也可以參閱畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第1章矢量分析部分。7.2.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.2.6作業(yè)安排及課后反思1、作業(yè)：習(xí)題1.3，習(xí)題1.4，習(xí)題1.9，習(xí)題1.11，習(xí)題1.122、推導(dǎo)單位矢量隨φ、θ的變化關(guān)系，也可以參閱畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第1章矢量分析相關(guān)部分7.2.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要求學(xué)生準(zhǔn)備高等數(shù)學(xué)的相關(guān)教材：矢量分析部分和坐標(biāo)系部分7.2.8參考資料畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第1章矢量分析部分

7.3教學(xué)單元三數(shù)學(xué)工具2——標(biāo)量場(chǎng)的梯度和矢量場(chǎng)的散度（大約2學(xué)時(shí)）7.3.1教學(xué)日期7.3.2教學(xué)目標(biāo)1、了解標(biāo)量場(chǎng)的基本特點(diǎn)，掌握梯度的計(jì)算并用梯度來(lái)描述標(biāo)量場(chǎng)的變化；2、了解矢量場(chǎng)的基本特性——發(fā)散性和旋渦性；3、了解散度定義，掌握散度的計(jì)算方法，用散度來(lái)描述矢量場(chǎng)與源的關(guān)系。7.3.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、標(biāo)量場(chǎng)的梯度等值面或等位面、方向性導(dǎo)數(shù)和梯度、梯度的定義和計(jì)算。2、矢量場(chǎng)的通量和散度整個(gè)這一節(jié)內(nèi)容都是重點(diǎn)；通量的定義和計(jì)算，通量與場(chǎng)在一個(gè)區(qū)域中的場(chǎng)源關(guān)系；散度的定義、描述的物理意義、散度計(jì)算（難點(diǎn)）、高斯散度定理；特別強(qiáng)調(diào)：矢量的散度是一個(gè)標(biāo)量，是空間坐標(biāo)點(diǎn)的函數(shù)；散度代表矢量場(chǎng)的通量源的分布特性。7.3.4教學(xué)過(guò)程1、標(biāo)量場(chǎng)的梯度--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述等值面或等位面（標(biāo)量場(chǎng)中值相等的點(diǎn)構(gòu)成的面）、等值面互不相交，完全填充標(biāo)量場(chǎng)的全部空間；從等值面變化描述引出方向性導(dǎo)數(shù)——通過(guò)找最大變化方向引出梯度，重點(diǎn)使學(xué)生理解：怎樣用梯度描述標(biāo)量場(chǎng)的變化；從直角坐標(biāo)系中的梯度計(jì)算推出其他坐標(biāo)系中的梯度計(jì)算公式。哈密頓算符與梯度計(jì)算公式的記憶方法。用兩個(gè)例題說(shuō)明以上概念和梯度計(jì)算方法↓2、矢量場(chǎng)的通量散度--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述先引出矢量面元的概念：開(kāi)面元與閉合面通量的定義和計(jì)算，通量與場(chǎng)在一個(gè)區(qū)域中的場(chǎng)源關(guān)系散度的定義、散度描述的物理意義—標(biāo)量性源密度強(qiáng)調(diào)用極限的概念引出散度、用黑板推導(dǎo)直角坐標(biāo)系中散度的計(jì)算公式從直角坐標(biāo)系中的散度計(jì)算退出其他坐標(biāo)系中的梯度計(jì)算公式教會(huì)學(xué)生的哈密頓算符與散度計(jì)算公式的記憶方法用PPT證明高斯散度定理用兩個(gè)例題說(shuō)明以上概念和散度計(jì)算方法7.3.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.3.6作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：習(xí)題1.15/1.17，習(xí)題1.16，習(xí)題1.19，習(xí)題1.22/1.23反思：標(biāo)量場(chǎng)的梯度和矢量場(chǎng)的散度之間的關(guān)系，描述了怎么樣的場(chǎng)的特性？7.3.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要求學(xué)生準(zhǔn)備高等數(shù)學(xué)的相關(guān)教材：預(yù)習(xí)20~30分鐘，內(nèi)容：矢量分析部分和坐標(biāo)系部分7.3.8參考資料畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第1章矢量分析部分

7.4教學(xué)單元四數(shù)學(xué)工具2——矢量場(chǎng)的旋度亥姆霍茲定理（大約3學(xué)時(shí)）7.47.41、了解旋度定義，掌握旋度的計(jì)算方法，用旋度來(lái)描述矢量場(chǎng)的漩渦特性和場(chǎng)與源的關(guān)系；2、了解亥姆霍茲定理。7.41、矢量場(chǎng)的環(huán)流與旋度整個(gè)這一節(jié)內(nèi)容都是重點(diǎn)；矢量場(chǎng)的形態(tài)：發(fā)散場(chǎng)與漩渦場(chǎng)；環(huán)流的定義與其描述的幾何意義；旋度定義、旋度的計(jì)算方法，用旋度來(lái)描述矢量場(chǎng)的漩渦特性和場(chǎng)與源的關(guān)系（難點(diǎn)），斯托克斯定理。2、亥姆霍茲定理在有限區(qū)域內(nèi)，矢量場(chǎng)由它的散度、旋度及邊界條件惟一地確定。7.41、矢量場(chǎng)的環(huán)流與旋度--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述用實(shí)例引出漩渦場(chǎng)渦旋程度、漩渦面、產(chǎn)生漩渦場(chǎng)的源旋渦場(chǎng)無(wú)散度，不能用散度加以描述提問(wèn)：用什么參量來(lái)描述漩渦場(chǎng)的渦旋程度、漩渦面、產(chǎn)生漩渦場(chǎng)的源環(huán)流的定義、描述的幾何意義定義旋度的目的：描述漩渦場(chǎng)漩渦面的取向；描述漩渦場(chǎng)中各點(diǎn)旋轉(zhuǎn)快慢程度旋度的定義，在直角坐標(biāo)系下旋度的計(jì)算公式的推導(dǎo)（在黑板上進(jìn)行）說(shuō)明其他坐標(biāo)中旋度計(jì)算公式的來(lái)由和使用方法用兩個(gè)例題說(shuō)明以上概念和旋度計(jì)算方法用PPT證明斯托克斯定理↓2、亥姆霍茲定理重點(diǎn)說(shuō)明：矢量場(chǎng)由發(fā)散場(chǎng)和漩渦場(chǎng)構(gòu)成；矢量場(chǎng)由區(qū)域中的源分布和邊界條件唯一確定。7.4板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.4作業(yè)：習(xí)題1.24/1.25，習(xí)題1.26/1.27/1.28，習(xí)題1.29，習(xí)題1.36反思：矢量場(chǎng)的梯度、散度、旋度將怎樣用來(lái)描述電磁場(chǎng)的特性？7.4要求學(xué)生準(zhǔn)備高等數(shù)學(xué)的相關(guān)教材：預(yù)習(xí)20~30分鐘，內(nèi)容：矢量分析部分和坐標(biāo)系部分7.4畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第1章矢量分析部分

7.5教學(xué)單元五第2章靜電場(chǎng)與恒定電場(chǎng)靜電場(chǎng)的場(chǎng)源關(guān)系——電荷和電流的分布及表示，真空中靜電場(chǎng)的場(chǎng)矢量（大約2學(xué)時(shí)）7.5.1教學(xué)日期7.5.2教學(xué)目標(biāo)1、了解庫(kù)侖定律和靜電場(chǎng)的基本概念；2、理解電流和電流密度的基本概念，理解電流連續(xù)性原理；3、理解電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，掌握通過(guò)已知電荷分布計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的方法。7.5.31、靜電場(chǎng)和恒定電場(chǎng)的定義，電荷和電流的特點(diǎn)；明確靜止的電荷激勵(lì)靜電場(chǎng)，恒定電流激勵(lì)恒定電流場(chǎng)。2、電場(chǎng)的源和矢量場(chǎng)：電荷分布和電荷密度的表示：體電荷、面電荷、線(xiàn)電荷和點(diǎn)電荷；電流分布和電流密度的表示：體電流、面電流和線(xiàn)電流；庫(kù)侖定理和電場(chǎng)力；難點(diǎn)：電流分布由電荷流動(dòng)方向和垂直于流動(dòng)方向上的電荷分布確定；電流與電荷的關(guān)系：電流連續(xù)性方程3、靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度（難點(diǎn)）：電場(chǎng)強(qiáng)度的定義、物理意義和計(jì)算（已知電荷分布由矢量疊加原理計(jì)算）。7.5.4教學(xué)過(guò)程1、復(fù)習(xí)電荷特性，對(duì)電荷分布進(jìn)行分類(lèi)，推導(dǎo)其密度表述——PPT講述體電荷分布與電荷體密度面電荷分布與電荷面密度線(xiàn)電荷分布與電荷線(xiàn)密度點(diǎn)電荷及其表示；舉例講解電荷總量、電荷分布和電荷密度三者的關(guān)系和相互推導(dǎo)過(guò)程。由點(diǎn)電荷的定向流動(dòng)引出電流?！?、根據(jù)電流的定義，分析電流的分布方式，推導(dǎo)其密度表述——PPT講述體電流分布與電流體密度面電流分布與電流面密度；舉例講解電流總量、電流分布和電流密度三者的關(guān)系和相互推導(dǎo)過(guò)程；由電流的定義推導(dǎo)出電流連續(xù)性方程?！?、復(fù)習(xí)庫(kù)侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度和矢量疊加定理，在確定電荷分布的條件下求解電場(chǎng)強(qiáng)度——PPT講述+板書(shū)推導(dǎo)+例題講解（重難點(diǎn)）無(wú)限細(xì)分電荷分布區(qū)域，取微小電荷元作為點(diǎn)電荷計(jì)算點(diǎn)電荷激勵(lì)的電場(chǎng)強(qiáng)度微元利用矢量疊加定理，在源電荷分布區(qū)域內(nèi)對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度微元進(jìn)行積分分析積分區(qū)域的對(duì)稱(chēng)性，將矢量積分轉(zhuǎn)化為標(biāo)量積分求解。用PPT上的兩個(gè)例題，板書(shū)推導(dǎo)計(jì)算，說(shuō)明以上計(jì)算過(guò)程。對(duì)例題求解出的電場(chǎng)強(qiáng)度做閉合面上的通量和閉合回路上的環(huán)流，引出真空中靜電場(chǎng)的基本方程。7.5.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.5.6作業(yè)安排及課后反思1、作業(yè)：習(xí)題2.3/2.7，習(xí)題2.112、反思：討論靜電場(chǎng)的本質(zhì)，靜電場(chǎng)的場(chǎng)源關(guān)系如何體現(xiàn)？求解靜電場(chǎng)的方法有哪些？7.5.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求1、要求學(xué)生準(zhǔn)備大學(xué)物理的相關(guān)教材：靜電場(chǎng)部分2、要求學(xué)生準(zhǔn)備電磁場(chǎng)理論課程的實(shí)驗(yàn)一：熟悉MATLAB軟件，編程仿真實(shí)現(xiàn)電偶極子的場(chǎng)結(jié)構(gòu)。7.5.8參考資料畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第2章靜電場(chǎng)部分

7.6教學(xué)單元六第2章真空中靜電場(chǎng)基本方程和電位方程（大約3學(xué)時(shí)）7.67.61、理解靜電場(chǎng)的環(huán)路定理和高斯定律；2、理解電位的定義及其與參考點(diǎn)的關(guān)系，了解電位和電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。7.6.31、真空中靜電場(chǎng)的基本方程（重難點(diǎn)）：立體角的定義，常用于分析的幾類(lèi)立體角計(jì)算；靜電場(chǎng)的高斯定理：發(fā)散源與空間分布電荷體密度有關(guān)；靜電場(chǎng)的環(huán)路定理：無(wú)旋；靜電場(chǎng)的基本方程：形式、意義和運(yùn)用；難點(diǎn)在于如何運(yùn)用高斯定律求解具有某種對(duì)稱(chēng)性分布的靜電場(chǎng)，從場(chǎng)源關(guān)系角度理解靜電場(chǎng)的方程。2、靜電場(chǎng)的電位函數(shù)（重難點(diǎn)）：定義和意義：電位和電位差，與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，與源電荷的關(guān)系；計(jì)算：由參考點(diǎn)做電場(chǎng)強(qiáng)度的線(xiàn)積分、由點(diǎn)電荷電位和疊加原理計(jì)算；電偶極子：定義、意義、極矩、遠(yuǎn)區(qū)電位和電場(chǎng)、等位面和電力線(xiàn)方程；3、真空中靜電場(chǎng)的電位方程：方程的形式：泊松方程（有源），拉普拉斯方程（無(wú)源）；方程的運(yùn)用：有限區(qū)域內(nèi)的靜電場(chǎng)邊值問(wèn)題。重點(diǎn)：從場(chǎng)源關(guān)系理解電位方程，注意電位函數(shù)也是描述靜電場(chǎng)特性的物理量。7.61、復(fù)習(xí)庫(kù)侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度和矢量疊加定理，對(duì)上節(jié)課的例題求解出的電場(chǎng)強(qiáng)度做閉合面上的通量和閉合回路上的環(huán)流，引出真空中靜電場(chǎng)的基本方程?！?、真空中靜電場(chǎng)的基本方程——PPT講述和板書(shū)推導(dǎo)由例題推導(dǎo)出真空中靜電場(chǎng)的基本方程的形式，討論方程的數(shù)學(xué)和物理意義：靜電場(chǎng)是由空間靜止電荷激勵(lì)的一種發(fā)散場(chǎng)（重點(diǎn)）?！狿PT講述引入立體角概念，板書(shū)畫(huà)圖講解，分析立體角的頂點(diǎn)和面元法矢的相對(duì)位置對(duì)立體角的影響，計(jì)算曲面上對(duì)面上一點(diǎn)所張的立體角球面對(duì)球心所張的立體角閉合面對(duì)其內(nèi)任一點(diǎn)所張的立體角閉合面對(duì)其外任一點(diǎn)所張的立體角，從頂點(diǎn)相對(duì)閉合面位置不同的立體角角度證明靜電場(chǎng)的基本方程?！鍟?shū)畫(huà)圖推導(dǎo)證明在電荷分布具有某種對(duì)稱(chēng)性的區(qū)域中利用靜電場(chǎng)的高斯定理求解電場(chǎng)強(qiáng)度（重難點(diǎn)）——PPT講述+板書(shū)推導(dǎo)+例題講解配合PPT顯示的例題及圖，對(duì)已知對(duì)稱(chēng)分布的電荷求電場(chǎng)，其解題思路為：分析源電荷分布區(qū)域的對(duì)稱(chēng)性選擇合適的坐標(biāo)系在不同區(qū)域做與坐標(biāo)面有一定近似的閉合面在閉合面上應(yīng)用高斯方程，由場(chǎng)源關(guān)系計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度。也可反其道而行之，對(duì)確定區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度求散度，反推空間的電荷分布形式。用兩個(gè)例題說(shuō)明以上思路和計(jì)算過(guò)程。↓3、靜電場(chǎng)的電位函數(shù)——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述（重點(diǎn)）由靜電場(chǎng)無(wú)旋引出靜電場(chǎng)的標(biāo)量位函數(shù)電位和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系電位的物理意義和參考點(diǎn)的選擇利用疊加原理計(jì)算電位以電偶極子為例，由疊加性計(jì)算電偶極子的遠(yuǎn)區(qū)電位由電位與電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系，求解電偶極子的遠(yuǎn)區(qū)電場(chǎng)分析電偶極子的場(chǎng)源關(guān)系和特性導(dǎo)出靜電場(chǎng)的電位方程（泊松方程和拉普拉斯方程）利用電位方程和邊界條件求解有限區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度。用兩個(gè)例題說(shuō)明以上概念和計(jì)算過(guò)程重點(diǎn)是靜電場(chǎng)的場(chǎng)源關(guān)系——電荷分布、電場(chǎng)強(qiáng)度和電位三者的關(guān)系；如何利用高斯定理和拉普拉斯方程求解電場(chǎng)強(qiáng)度。7.6板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.61、作業(yè)：習(xí)題2.12/2.13，習(xí)題2.14/2.15，習(xí)題2.19/2.25，習(xí)題2.22，習(xí)題2.232、反思：討論靜電場(chǎng)的本質(zhì)，靜電場(chǎng)的場(chǎng)源關(guān)系如何體現(xiàn)？求解靜電場(chǎng)的方法有哪些？7.61、要求學(xué)生準(zhǔn)備大學(xué)物理的相關(guān)教材：靜電場(chǎng)部分2、要求學(xué)生準(zhǔn)備電磁場(chǎng)理論課程的實(shí)驗(yàn)一：熟悉MATLAB軟件，編程仿真實(shí)現(xiàn)電偶極子的場(chǎng)結(jié)構(gòu)。7.6畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第2章靜電場(chǎng)部分

7.7教學(xué)單元七電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)——介質(zhì)中的高斯定律（大約2學(xué)時(shí)）7.7.1教學(xué)日期7.7.2教學(xué)目標(biāo)1、了解導(dǎo)體的性質(zhì)和電介質(zhì)的極化現(xiàn)象；2、理解電位移矢量的定義；3、熟練掌握運(yùn)用高斯定律求解具有某種對(duì)稱(chēng)性分布的靜電場(chǎng)的方法。7.7.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、電介質(zhì)的極化：電介質(zhì)極化的概念和極化機(jī)理；極化強(qiáng)度的定義、意義和計(jì)算；極化電荷（束縛電荷）的定義、意義和計(jì)算（與自由電荷的關(guān)系）。2、介質(zhì)中的高斯定律：（重難點(diǎn)）電介質(zhì)中的高斯定理和電位移矢量；電介質(zhì)的本構(gòu)方程：介電常數(shù)和相對(duì)介電常數(shù)，電場(chǎng)強(qiáng)度、極化強(qiáng)度和電位移矢量的關(guān)系；重難點(diǎn)是電介質(zhì)中的場(chǎng)源關(guān)系（自由電荷、束縛電荷與、的關(guān)系）電介質(zhì)的特性：線(xiàn)性與非線(xiàn)性介質(zhì)、均勻與非均勻介質(zhì)、各向同性和各向異性介質(zhì)、有損耗和無(wú)損耗介質(zhì)；線(xiàn)性、均勻、各向同性且無(wú)耗的電介質(zhì)稱(chēng)為理想介質(zhì)；重點(diǎn)是介電常數(shù)如何體現(xiàn)電介質(zhì)特性。3、電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)基本方程：方程的形式和意義：微分方程、積分方程、本構(gòu)方程；方程的運(yùn)用：電介質(zhì)中確定電荷分布的電場(chǎng)問(wèn)題。難點(diǎn)在于如何運(yùn)用高斯定律求解電介質(zhì)中具有某種對(duì)稱(chēng)性分布的靜電場(chǎng)，理解電介質(zhì)極化對(duì)電場(chǎng)的影響。7.7.4教學(xué)過(guò)程1、電介質(zhì)極化的概念——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述從電介質(zhì)的微觀構(gòu)成，分析電介質(zhì)極化的機(jī)理對(duì)電介質(zhì)極化定量分析，引入極化強(qiáng)度由PPT圖解說(shuō)明電介質(zhì)極化對(duì)靜電場(chǎng)造成的影響對(duì)極化影響定量分析，引入束縛電荷概念（板書(shū)計(jì)算推導(dǎo)）將電介質(zhì)極化對(duì)介質(zhì)中帶電體的影響，等效為束縛電荷產(chǎn)生的等效電場(chǎng)對(duì)帶電體的影響，導(dǎo)出電介質(zhì)中的高斯定律?！?、電介質(zhì)中的高斯定律——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述將激勵(lì)電場(chǎng)的源看做是自由電荷和極化電荷的疊加，修正真空中的靜電場(chǎng)方程引入電位移矢量，得到電介質(zhì)中的高斯定律由電位移矢量的定義，推導(dǎo)出介質(zhì)的本構(gòu)方程根據(jù)介電常數(shù)的不同特性，對(duì)電介質(zhì)分類(lèi)小結(jié)得到電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)基本方程。在板書(shū)上由電位移矢量簡(jiǎn)單計(jì)算束縛電荷體密度，并推導(dǎo)本構(gòu)方程的各種變型，講解、、之間的相互計(jì)算關(guān)系。用1個(gè)例題說(shuō)明以上概念和計(jì)算。重點(diǎn)講清電介質(zhì)中的場(chǎng)源關(guān)系，即電介質(zhì)中的源（自由電荷和束縛電荷）和描述源激勵(lì)的場(chǎng)的特性的函數(shù)（電場(chǎng)強(qiáng)度、電位移矢量和電位函數(shù)）之間的關(guān)系。7.7.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.7.6作業(yè)安排及課后反思1、作業(yè)：習(xí)題2.28，習(xí)題2.29，習(xí)題2.302、反思：求解介質(zhì)中靜電場(chǎng)的方法有哪些？可以用拉普拉斯方程求解么？應(yīng)怎樣求介質(zhì)中的電位函數(shù)？7.7.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要求學(xué)生準(zhǔn)備大學(xué)物理的相關(guān)教材：靜電場(chǎng)部分7.7.8參考資料畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第2章靜電場(chǎng)部分

7.8教學(xué)單元八靜電場(chǎng)的邊界條件和能量、恒定電流場(chǎng)（大約3學(xué)時(shí)）7.8.1教學(xué)日期7.8.2教學(xué)目標(biāo)1、深刻理解靜電場(chǎng)的基本方程和邊界條件。2、了解電容是存儲(chǔ)電能能量的器件；3、理解靜電場(chǎng)能量和能量密度的基本概念；4、能計(jì)算簡(jiǎn)單的電容參數(shù)；5、能根據(jù)場(chǎng)分布計(jì)算電場(chǎng)能量密度和電場(chǎng)總能量；6、理解電流連續(xù)性原理；7、理解恒定電場(chǎng)的基本方程和邊界條件；8、理解恒定電場(chǎng)的場(chǎng)源關(guān)系；9、了解恒定電場(chǎng)和靜電場(chǎng)的相似性。7.8.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、介質(zhì)分界面上的邊界條件：（重難點(diǎn)）邊界條件的概念：由靜電場(chǎng)基本方程推導(dǎo)邊界條件；邊界條件的數(shù)學(xué)表達(dá)：電位移矢量的邊界條件（法向分量的變化）、電場(chǎng)強(qiáng)度的邊界條件（切向分量的變化）、分界面上無(wú)源時(shí)的邊界條件、用電位函數(shù)表述的邊界條件，利用邊界條件求解靜電場(chǎng)分布。難點(diǎn)在于理解在不同介質(zhì)分界面上，由于電介質(zhì)不同導(dǎo)致的極化電荷分布不同，對(duì)分界面上電場(chǎng)的影響。2、靜電場(chǎng)能量的來(lái)源：建立電荷系統(tǒng)過(guò)程中外界提供的能量。3、建立電荷系統(tǒng)過(guò)程中的功能轉(zhuǎn)化過(guò)程：對(duì)建立電荷系統(tǒng)所需能量的推導(dǎo)，電荷系統(tǒng)建立后場(chǎng)函數(shù)表示的電場(chǎng)總能量，電場(chǎng)能量在空間中的分布和電場(chǎng)能量密度。電荷系統(tǒng)建立后，電場(chǎng)能量是以能量密度的形式存在于電場(chǎng)存在的地方，而與電荷系統(tǒng)建立過(guò)程中源的分布無(wú)關(guān)。4、恒定電流場(chǎng)的基本特征：電流連續(xù)性方程、導(dǎo)電媒質(zhì)中的歐姆定律；5、恒定電流場(chǎng)的基本方程：微分方程和積分方程、意義（重點(diǎn)理解散度和旋度均為零的恒定電流場(chǎng)與其源的聯(lián)系）；6、恒定電流場(chǎng)的邊界條件；7、恒定電流場(chǎng)與靜電場(chǎng)的比擬。7.8.4教學(xué)過(guò)程1、介質(zhì)分界面上的邊界條件——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述邊界條件的概念板書(shū)配合PPT推導(dǎo)邊界條件（高斯方程推導(dǎo)法向分量邊界條件，環(huán)路方程推導(dǎo)切向分量邊界條件）邊界條件的不同表示形式（電場(chǎng)強(qiáng)度和電位移矢量表示，電位表示）特殊的分界面條件（分界面上無(wú)源，導(dǎo)體和空氣的分界面）用1個(gè)例題說(shuō)明以上概念和計(jì)算。重點(diǎn)：根據(jù)PPT推導(dǎo)邊界條件，注意切向分量也是矢量，有多種可能的方向。↓2、簡(jiǎn)述導(dǎo)體的電容，和電路分析中的電容相比較?！?、分析靜電場(chǎng)能量的來(lái)源——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述靜電場(chǎng)的能量來(lái)源于建立電荷系統(tǒng)過(guò)程中外界提供的能量?！?、如何計(jì)算靜電場(chǎng)的能量——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述由能量守恒定律可知，在不考慮損耗的時(shí)候，外界建立電荷系統(tǒng)所做的功全部轉(zhuǎn)化為電荷系統(tǒng)的電場(chǎng)能量，并以能量密度的形式分布在整個(gè)電場(chǎng)存在的區(qū)域內(nèi)。故通過(guò)計(jì)算建立電荷系統(tǒng)時(shí)，外界需要提供的總能量，來(lái)得到系統(tǒng)的電場(chǎng)總能量。板書(shū)講解電荷從無(wú)到有、電位從無(wú)到有的線(xiàn)性增加計(jì)算能量的增加在時(shí)間上積分得到電場(chǎng)總能量的過(guò)程，有靜電場(chǎng)對(duì)其中帶電體的不接觸作用特性，導(dǎo)入電場(chǎng)能量密度的概念?！?、電場(chǎng)的能量密度——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述單位體積的能量，只與電場(chǎng)場(chǎng)量的分布有關(guān)?？捎呻妶?chǎng)分布的區(qū)域和能量密度的分布計(jì)算電場(chǎng)總能量。用一個(gè)例題說(shuō)明以上概念和電場(chǎng)能量密度的計(jì)算方法?！?、恒定電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方程——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述恒定電流場(chǎng)的定義電流和電荷的關(guān)系電流連續(xù)性方程（恒定電場(chǎng)無(wú)散）恒定電場(chǎng)無(wú)旋恒定電場(chǎng)的基本方程恒定電流場(chǎng)的場(chǎng)源關(guān)系?！?、恒定電場(chǎng)的電位方程和邊界條件——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述電位滿(mǎn)足拉普拉斯方程推導(dǎo)邊界條件同靜電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)基本方程（包括本構(gòu)方程）、無(wú)源區(qū)域的電位方程、分界面上的邊界條件相比擬，引出恒定電場(chǎng)和靜電場(chǎng)的比擬?！?、恒定電場(chǎng)同靜電場(chǎng)的比擬——板書(shū)推導(dǎo)講述從源、描述場(chǎng)特性的函數(shù)、反映場(chǎng)特性的基本方程、介質(zhì)特性和本構(gòu)方程、邊值問(wèn)題、場(chǎng)源關(guān)系等方面對(duì)二者進(jìn)行比較。用兩個(gè)例題說(shuō)明以上概念和計(jì)算方法。7.8.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.8.6作業(yè)安排及課后反思1、作業(yè)1：習(xí)題2.31/2.33，習(xí)題2.32，習(xí)題2.38/2.392、作業(yè)2：自學(xué)導(dǎo)體系統(tǒng)的電容部分，完成相關(guān)的讀書(shū)報(bào)告。3、反思：自學(xué)導(dǎo)體系統(tǒng)自電容和部分電容的概念，如何計(jì)算導(dǎo)體系統(tǒng)的電容系數(shù)？電容的串并聯(lián)關(guān)系與電路中學(xué)習(xí)的知識(shí)是否一致？恒定電場(chǎng)中的“導(dǎo)電體”和靜電場(chǎng)中的“導(dǎo)電體”是相同的嗎？7.8.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要求學(xué)生準(zhǔn)備大學(xué)物理的相關(guān)教材：靜電場(chǎng)部分7.8.8參考資料畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第2章靜電場(chǎng)部分

7.9教學(xué)單元九靜電場(chǎng)的解法（大約2學(xué)時(shí)）.2教學(xué)目標(biāo)1、了解靜電場(chǎng)的分布型問(wèn)題和邊值型問(wèn)題；2、掌握惟一性定理；3、理解靜電場(chǎng)的分離變量法、鏡像法、有限差分法等求解方法。7.9.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、靜電場(chǎng)問(wèn)題分為：分布型問(wèn)題和邊值型問(wèn)題分布型問(wèn)題：已知全空間的電荷分布，利用電場(chǎng)強(qiáng)度或電位的計(jì)算公式直接計(jì)算場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度或電位，解法一般有：·根據(jù)電荷分布，利用場(chǎng)源積分式，直接求解電場(chǎng)；·直接求解電位，再根據(jù)計(jì)算電場(chǎng)；·用高斯定理直接求解電場(chǎng)。邊值型問(wèn)題：已知確定區(qū)域中的電荷分布和其邊界上的電位或電位函數(shù)的法向?qū)?shù)分布，求解該區(qū)域中電位的分布狀況，可分為以下三種類(lèi)型：第一類(lèi)邊值問(wèn)題（狄利克萊問(wèn)題）：給定整個(gè)邊界上的電位函數(shù)，求區(qū)域中電位分布；第二類(lèi)邊值問(wèn)題（諾伊曼問(wèn)題）：給定整個(gè)邊界上電位函數(shù)的法向?qū)?shù)，求區(qū)域中電位分布；第三類(lèi)邊值問(wèn)題（混合型邊值問(wèn)題）：一部分邊界上的電位給定，另一部分邊界上的法向?qū)?shù)給定，求區(qū)域中電位分布。2、唯一性定理：唯一性定理的表述：滿(mǎn)足邊界條件的泊松方程或拉普拉斯方程的解必定唯一。即如果給定一個(gè)區(qū)域中的電荷分布和邊界上的全部邊界條件，則這個(gè)區(qū)域中的解是唯一的。格林定理：格林第一、第二恒等式；唯一性定理的證明和意義。3、分離變量法（重難點(diǎn)）：解題步驟：選擇適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，分離變量，將偏微分方程轉(zhuǎn)換為三個(gè)常微分方程進(jìn)行求解；再根據(jù)給定的邊界條件確定常微分方程解的形式、分離常數(shù)及通解中的待定系數(shù)，最終求得給定問(wèn)題的唯一解。三個(gè)坐標(biāo)系下的分離變量法：直角坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系（歐拉方程和貝塞爾方程）和球坐標(biāo)系（歐拉方程和勒讓德方程）。4、鏡像法（重難點(diǎn)）：鏡像法的基本思想：鏡像電荷的等效方法；鏡像法的關(guān)鍵是根據(jù)邊界條件確定鏡像電荷的位置及大??；鏡像法適用的范圍：一些平面、柱面或球面導(dǎo)體邊界問(wèn)題。5、有限差分法：數(shù)值計(jì)算將所求解區(qū)域劃分為很多的網(wǎng)格，并建立起各相鄰網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的電位差分方程，邊界節(jié)點(diǎn)上的電位作為求解迭代方程組的已知值，未知節(jié)點(diǎn)電位在求解迭代方程組前可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)賦予一定的初值。有限差分法的精度取決于對(duì)求解區(qū)域劃分的網(wǎng)格數(shù)和迭代次數(shù)；求解迭代方程組時(shí)收斂速度主要取決于所采用的算法。7.9.4教學(xué)過(guò)程1、靜電場(chǎng)問(wèn)題的分類(lèi)——PPT講述復(fù)習(xí)靜電場(chǎng)問(wèn)題的求解復(fù)習(xí)靜電場(chǎng)的電位方程和邊值問(wèn)題將靜電場(chǎng)問(wèn)題分為分布型和邊值型兩類(lèi)?！植夹蛦?wèn)題：已知整個(gè)空間的源分布，求全空間的場(chǎng)分布；邊值型問(wèn)題：對(duì)有限空間已知源分布和邊界上的邊界條件，求場(chǎng)的問(wèn)題。結(jié)合第2章的內(nèi)容，復(fù)習(xí)靜電場(chǎng)分布型問(wèn)題的求解；思考：邊值型問(wèn)題能用分布型問(wèn)題的思路求解么？↓2、邊值型問(wèn)題的三類(lèi)邊界條件——PPT講述邊值問(wèn)題就是存于邊界面的電磁問(wèn)題；結(jié)合實(shí)際舉例加強(qiáng)理解?！?、唯一性定理——PPT講述（重難點(diǎn)）唯一性定理的表述格林第一、第二恒等式的介紹唯一性定理的證明唯一性定理的重要意義：提出了靜電場(chǎng)邊值問(wèn)題具有定解的充分必要條件?！?、分離變量法求解靜電場(chǎng)問(wèn)題——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述解題步驟：選擇適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，分離變量，將偏微分方程轉(zhuǎn)換為三個(gè)常微分方程進(jìn)行求解；再根據(jù)給定的邊界條件確定常微分方程解的形式、分離常數(shù)及通解中的待定系數(shù)，最終求得給定問(wèn)題的唯一解。↓分離變量法的要求：給定的邊界與坐標(biāo)系的坐標(biāo)面相合或平行，或者至少分段地與坐標(biāo)面相合或平行。↓三個(gè)坐標(biāo)系下變量的分離（直角坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系）和求解。用1個(gè)例題說(shuō)明以上思路和計(jì)算。↓5、鏡像法——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述鏡像法的基本思想鏡像法適用的條件鏡像電荷位置和大小的確定運(yùn)用鏡像法的限制：鏡像電荷不能放在要計(jì)算電位的區(qū)域內(nèi)，否則，所得電位就不會(huì)滿(mǎn)足原來(lái)的電位方程；電位函數(shù)必須滿(mǎn)足原來(lái)的邊界條件。用1個(gè)例題（角型區(qū)域電荷的鏡像、導(dǎo)體球求外點(diǎn)電荷的鏡像、或電介質(zhì)分界面兩邊電荷的鏡像）說(shuō)明以上思路和計(jì)算。↓6、有限差分法——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述有限差分法的核心思想：將被求解區(qū)域中的解微分方程的邊值問(wèn)題用差分方程的迭代求解來(lái)代替?！邢薏罘址ㄟm用的問(wèn)題：不僅能用于求解靜電場(chǎng)的問(wèn)題，還能求解任意靜態(tài)場(chǎng)和時(shí)變場(chǎng)問(wèn)題；不僅能處理線(xiàn)性問(wèn)題，還能處理非線(xiàn)性問(wèn)題?！邢薏罘址ǖ那蠼膺^(guò)程：將場(chǎng)域分成足夠多的正方形網(wǎng)格計(jì)算相鄰節(jié)點(diǎn)上的電位關(guān)系得到一個(gè)方程數(shù)與未知電位的網(wǎng)點(diǎn)數(shù)相等的線(xiàn)性差分方程組在已知邊界節(jié)點(diǎn)電位的條件下，用迭代法求解區(qū)域內(nèi)各節(jié)點(diǎn)上的電位?！邢薏罘址ㄎ坏木龋褐饕蓜澐值木W(wǎng)格數(shù)目和迭代的次數(shù)決定?！龑?duì)于迭代次數(shù)的要求：余數(shù)都降到大約電位平均值的0.1％；所有余數(shù)的代數(shù)和與各個(gè)余數(shù)同數(shù)量級(jí)；所有余數(shù)均勻地混合（關(guān)于符號(hào)和數(shù)值）遍及整個(gè)區(qū)域。7.9.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.9.6作業(yè)安排及課后反思1、作業(yè)：無(wú)2、反思：唯一性定理的意義和使用環(huán)境；求邊值型問(wèn)題的三種方法分別具有的優(yōu)缺點(diǎn)7.9.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要求學(xué)生準(zhǔn)備數(shù)理方程及特殊函數(shù)的相關(guān)教材7.9.8參考資料王元明《數(shù)學(xué)物理方程與特殊函數(shù)》第1章一些典型方程和定解條件的推導(dǎo)、第2章分離變量法

7.10教學(xué)單元十第4章恒定磁場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)基本方程（大約3學(xué)時(shí)）7.10.1教學(xué)日期7.10.2教學(xué)目標(biāo)1、準(zhǔn)確理解恒定磁場(chǎng)的概念；2、掌握安培力定律；3、掌握畢奧-薩伐爾定律4、熟練運(yùn)用真空中恒定磁場(chǎng)的基本方程.7.10.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、了解恒定磁場(chǎng)基本概念；2、掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度；重點(diǎn)：畢奧-薩伐爾定律難點(diǎn)：已知電流分布計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度；3、掌握恒定磁場(chǎng)的基本方程；重點(diǎn)：恒定磁場(chǎng)的基本方程；難點(diǎn)：方程的靈活應(yīng)用。7.10.4教學(xué)過(guò)程首先補(bǔ)充介紹電流元及其計(jì)算公式，然后介紹安培力定律及其計(jì)算公式，并綜合電流元計(jì)算式推導(dǎo)得出各種形式的畢奧－薩伐爾定律計(jì)算式，最后由畢奧－薩伐爾定律及其推論出發(fā)，推導(dǎo)得出恒定磁場(chǎng)的基本方程。1、電流元電流的最小單元→電流元→Idl等表達(dá)式↓2、引入磁場(chǎng)的概念和表示法--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述通電線(xiàn)圈→安培力→安培力定律→畢奧-薩伐爾定律→不同形式的計(jì)算式↓3、導(dǎo)出恒定磁場(chǎng)--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述畢奧-薩伐爾定律→參量不變→磁場(chǎng)恒定→舉例進(jìn)行恒定磁場(chǎng)的計(jì)算↓4、推導(dǎo)真空中恒定磁場(chǎng)的基本方程--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述安培環(huán)路定律（重點(diǎn)）：畢奧-薩伐爾定律→無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)磁場(chǎng)→環(huán)量→和→掌握安培環(huán)路定義的不同形式、意義、運(yùn)用，并舉例進(jìn)行計(jì)算↓磁通連續(xù)性原理（難點(diǎn)）：畢奧-薩伐爾定律→散度運(yùn)算→和→磁通連續(xù)→旋渦場(chǎng)→掌握磁通連續(xù)性方程的不同形式、意義，回憶第一章有關(guān)旋度的兩個(gè)重要推論，引出下次課的矢量磁位。7.10.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.10.6作業(yè)安排及課后反思1、作業(yè)：習(xí)題4.1，習(xí)題4.3/4.4，習(xí)題4.5/4.6，習(xí)題4.72、推導(dǎo)不同形式的畢奧-薩伐爾定律，也可以參閱畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第5章恒定電流的磁場(chǎng)相關(guān)部分，P235-2547.10.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要求學(xué)生準(zhǔn)備高等數(shù)學(xué)及大學(xué)物理的相關(guān)教材。7.10.8參考資料畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第5章恒定電流的磁場(chǎng)部分

7.11教學(xué)單元十一矢量磁位和磁偶極子、磁介質(zhì)中恒定磁場(chǎng)基本方程（大約3學(xué)時(shí)）7.11.1教學(xué)日期7.11.2教學(xué)目標(biāo)1、掌握矢量磁位2、了解矢量磁位的泊松方程和拉普拉斯方程3、理解磁偶極子及其磁偶極矩、矢量磁位及磁感應(yīng)強(qiáng)度4、掌握磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律5、熟練運(yùn)用磁介質(zhì)中恒定磁場(chǎng)的基本方程7.11.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、掌握矢量磁位的基本概念及計(jì)算規(guī)則；重點(diǎn)：庫(kù)倫規(guī)范；難點(diǎn)：矢量磁位；2、了解矢量磁位的泊松方程和拉普拉斯方程；重點(diǎn)：矢量磁位的泊松方程；難點(diǎn)：方程的靈活應(yīng)用；3、理解磁偶極子及其磁偶極矩、矢量磁位及磁感應(yīng)強(qiáng)度難點(diǎn)：磁偶極子的矢量磁位、磁偶極子的磁感應(yīng)強(qiáng)度；4、掌握磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律重點(diǎn)：束縛電流、磁化強(qiáng)度矢量、磁場(chǎng)強(qiáng)度、本構(gòu)方程；難點(diǎn)：束縛電流5、掌握磁介質(zhì)中恒定磁場(chǎng)基本方程重點(diǎn)：恒定磁場(chǎng)基本方程；難點(diǎn)：磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律7.11.4教學(xué)過(guò)程首先由畢奧－薩伐爾定律計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的難度入手，介紹降低計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的難度的方法，進(jìn)而引出矢量磁位，接著推導(dǎo)計(jì)算出磁偶極子的磁感應(yīng)強(qiáng)度，最后介紹磁偶極矩；然后介紹磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上引出磁化強(qiáng)度矢量，并由此推導(dǎo)得出束縛體電流密度、束縛面電流密度計(jì)算式，隨后進(jìn)一步引出磁場(chǎng)強(qiáng)度及磁介質(zhì)的本構(gòu)方程，推導(dǎo)出磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律，最后重點(diǎn)講解磁介質(zhì)中的恒定磁場(chǎng)的基本方程。1、引入矢量磁位和庫(kù)侖規(guī)范--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述畢奧-薩伐爾定律計(jì)算繁瑣→簡(jiǎn)化引入矢量磁位→→散度無(wú)限制→任取→庫(kù)侖規(guī)范→↓2、導(dǎo)出矢量磁位的泊松方程和拉普拉斯方程--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述將矢量磁位代入基本方程+庫(kù)侖規(guī)范→泊松方程→無(wú)源區(qū)拉普拉斯方程→如何達(dá)到化簡(jiǎn)計(jì)算，降低計(jì)算難度→和標(biāo)量電位相比較↓3、推導(dǎo)磁偶極子的矢量磁位和磁感應(yīng)強(qiáng)度--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述磁偶極子→磁偶極矩→磁偶極子的磁感應(yīng)強(qiáng)度→磁偶極子的磁感應(yīng)強(qiáng)度難點(diǎn)：磁偶極子的矢量磁位、磁偶極子的磁感應(yīng)強(qiáng)度↓4、推導(dǎo)磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律磁化現(xiàn)象→磁化強(qiáng)度矢量→束縛面電流密度、束縛體電流密度→安培環(huán)路定律→磁場(chǎng)強(qiáng)度→本構(gòu)方程→磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定律，↓舉例計(jì)算磁化強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁化面電流密度和體電流密度↓由本構(gòu)方程對(duì)磁介質(zhì)的特性進(jìn)行分類(lèi)，和電介質(zhì)進(jìn)行比較↓線(xiàn)性、均勻、各向同性的介質(zhì)具有何種特性↓順磁介質(zhì)和抗磁介質(zhì)的概念及其應(yīng)用范圍，本課程一般計(jì)算中介質(zhì)磁導(dǎo)率都近似真空中的磁導(dǎo)率↓5、導(dǎo)出磁介質(zhì)中恒定磁場(chǎng)基本方程，，↓掌握方程的不同形式、意義和運(yùn)用方法，舉例計(jì)算、分析恒定磁場(chǎng)7.11.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.11.6作業(yè)安排及課后反思1、作業(yè)：習(xí)題4.8/4.9，習(xí)題4.13/4.14，習(xí)題4.162、分析區(qū)別磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度，可參閱畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第5章恒定電流的磁場(chǎng)相關(guān)部分，P244-2647.11.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要求學(xué)生準(zhǔn)備高等數(shù)學(xué)及大學(xué)物理的相關(guān)教材。7.11.8參考資料畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第5章恒定電流的磁場(chǎng)部分

7.12教學(xué)單元十二恒定磁場(chǎng)的邊界條件（大約2學(xué)時(shí)）7.12.1教學(xué)日期7.12.2教學(xué)目標(biāo)1、掌握恒定磁場(chǎng)的邊界條件2、了解磁力線(xiàn)折射定律7.12.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、導(dǎo)出恒定磁場(chǎng)的邊界條件；重點(diǎn)：和邊界條件的計(jì)算公式；難點(diǎn)：邊界條件與基本方程的關(guān)系、適用方程的形式；2、了解磁力線(xiàn)折射定律；重點(diǎn)：磁力線(xiàn)折射定律；難點(diǎn)：分界面電流。7.12.4教學(xué)過(guò)程首先講解介質(zhì)分界面上的邊界條件和基本方程的關(guān)系，由此推導(dǎo)得出介質(zhì)分界面上的邊界條件及各種情況下的計(jì)算式及磁力線(xiàn)折射定律。1、推導(dǎo)恒定磁場(chǎng)的邊界條件--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述基本方程→分界面使之簡(jiǎn)化→積分方程加入約束條件→邊界條件→，→舉例計(jì)算↓2、推導(dǎo)磁力線(xiàn)折射定律--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述分界面無(wú)自由電流→邊界條件→，→磁力線(xiàn)折射定律→磁鐵內(nèi)外磁力線(xiàn)分布7.12.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.12.6作業(yè)安排及課后反思1、作業(yè)：習(xí)題4.17，習(xí)題4.182、分析磁鐵內(nèi)外磁力線(xiàn)分布及其原因，可參閱畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第5章恒定電流的磁場(chǎng)相關(guān)部分，P268-2727.12.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要求學(xué)生準(zhǔn)備高等數(shù)學(xué)及大學(xué)物理的相關(guān)教材。7.12.8參考資料畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第5章恒定電流的磁場(chǎng)部分

7.13教學(xué)單元十三電感和磁場(chǎng)能量（大約3學(xué)時(shí)）7.13.1教學(xué)日期7.13.2教學(xué)目標(biāo)1、熟悉電感的基本概念；2、了解自感、內(nèi)自感、互感；3、掌握諾伊曼公式；4、了解磁場(chǎng)能量的獲取過(guò)程；5、掌握磁場(chǎng)的能量和能量密度的計(jì)算方法。7.13.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、電感、自感、互感；重點(diǎn)：電感的定義式；難點(diǎn)：內(nèi)自感；2、諾伊曼公式；重點(diǎn)：計(jì)算自感或互感的諾伊曼公式；難點(diǎn)：內(nèi)自感的計(jì)算方法。3、磁場(chǎng)能量的獲??；重點(diǎn)：磁場(chǎng)建立過(guò)程的能量轉(zhuǎn)換情況；4、磁場(chǎng)的能量和能量密度的計(jì)算公式；重點(diǎn)：計(jì)算公式；難點(diǎn)：能量分布區(qū)域。7.13.4教學(xué)過(guò)程介紹電磁感應(yīng)現(xiàn)象，由此引出線(xiàn)圈電感量這一參量，根據(jù)電感量定義推到出自感、互感的計(jì)算式、諾伊曼公式，最后介紹內(nèi)自感及長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)自感計(jì)算式。1、引入電感及其分類(lèi)--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述電磁感應(yīng)→電感→區(qū)分自感互感→強(qiáng)調(diào)內(nèi)自感→舉例計(jì)算↓2、推導(dǎo)計(jì)算電感的諾伊曼公式--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述電感定義+畢奧-薩伐爾定律→諾伊曼公式→推導(dǎo)內(nèi)自感→舉例計(jì)算↓3、磁場(chǎng)能量分布：首先由功能原理引出磁場(chǎng)能量來(lái)源于形成電流的電場(chǎng)這一事實(shí)，然后推導(dǎo)計(jì)算通電線(xiàn)圈的磁場(chǎng)能量，得出計(jì)算公式；最后推導(dǎo)得出磁場(chǎng)的能量密度計(jì)算公式?！艌?chǎng)能量的獲取--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述通電→生磁→耗電獲得磁能→建立磁場(chǎng)↓推導(dǎo)計(jì)算磁場(chǎng)的能量和能量密度的計(jì)算公式--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述移動(dòng)電荷做功→形成電流→產(chǎn)生磁場(chǎng)→獲得磁能→分布于磁場(chǎng)所處空間→→→↓舉例計(jì)算空間中的磁場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量分布，與電場(chǎng)能量比較。7.13.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.13.6作業(yè)安排及課后反思1、作業(yè)1：提交《電感及其計(jì)算》的讀書(shū)報(bào)告2、作業(yè)2：習(xí)題4.19/4.203、分析內(nèi)自感的成因，可參閱畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第5章恒定電流的磁場(chǎng)相關(guān)部分，P285-290。7.13.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要求學(xué)生準(zhǔn)備高等數(shù)學(xué)及大學(xué)物理的相關(guān)教材。7.13.8參考資料畢德顯《電磁場(chǎng)理論》第5章恒定電流的磁場(chǎng)部分

7.14教學(xué)單元十四第5章時(shí)變電磁場(chǎng)：電磁感應(yīng)定律、麥克斯韋方程組（大約3學(xué)時(shí)）7.14.1教學(xué)日期7.14.2教學(xué)目標(biāo)1、了解靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)的即時(shí)性；2、了解靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)對(duì)源的直接關(guān)系；3、理解法拉第電磁感應(yīng)定律的本質(zhì)—時(shí)變磁場(chǎng)激勵(lì)渦旋電場(chǎng)；4、理解位移電流假說(shuō)的本質(zhì)--時(shí)變電場(chǎng)激勵(lì)渦旋磁場(chǎng)；5、了解時(shí)變電磁場(chǎng)的根本特性—電磁整體性；6、掌握并理解麥克斯韋方程組各方程描述的物理意義；7、了解麥克斯韋方程組的微分形式、積分形式；8、了解麥克斯韋方程組的非限定性形式、限定性積分形式；9、理解從麥克斯韋方程組預(yù)言電磁波的過(guò)程和自然性；10、掌握各種形式的麥克斯韋方程組的應(yīng)用。7.14.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、靜態(tài)場(chǎng)的場(chǎng)與源的時(shí)間特性–即時(shí)性說(shuō)明靜電場(chǎng)與恒定磁場(chǎng)的分離性。2、法拉第電磁感應(yīng)定律及其數(shù)學(xué)方程（重點(diǎn)）推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的積分形式；推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的微分形式；本質(zhì)：變化的磁場(chǎng)將激勵(lì)感應(yīng)電場(chǎng)，感應(yīng)電場(chǎng)是一種漩渦場(chǎng)；分析變化磁場(chǎng)與感應(yīng)電場(chǎng)的場(chǎng)源關(guān)系—數(shù)學(xué)方程。3、位移電流假說(shuō)（重點(diǎn)）時(shí)變場(chǎng)情況下安培環(huán)路定理的矛盾；應(yīng)用電流連續(xù)性原理解決安培環(huán)路定理的矛盾；引入位移電流的概念；比較：源電流、傳導(dǎo)電流、位移電流；建立全電流安培環(huán)路定理，說(shuō)明位移電流的重要意義—時(shí)變電場(chǎng)將激勵(lì)漩渦狀的磁場(chǎng)。4、引出麥克斯韋方程組，并描述各方程的物理意義（難點(diǎn)）；5、麥克斯韋方程組的微分形式、積分形式；6、麥克斯韋方程組的非限定性形式、限定性積分形式，無(wú)源空間中的麥克斯韋方程組；7、從麥克斯韋方程組預(yù)言電磁波的過(guò)程和自然性（難點(diǎn)），講述從法拉第電磁感應(yīng)定律實(shí)驗(yàn)—麥克斯韋位移電流假說(shuō)--麥克斯韋方程組預(yù)言電磁波—赫茲用電磁脈沖產(chǎn)生電磁波—莫爾發(fā)明電報(bào)—貝爾發(fā)明電話(huà)—英國(guó)電器工程師約翰·洛吉·貝爾德發(fā)明電視現(xiàn)代通信工程-。。。8、麥克斯韋方程組的應(yīng)用.7.14.4教學(xué)過(guò)程1、靜電場(chǎng)與恒定磁場(chǎng)的分離性和即時(shí)性--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述用公式說(shuō)明：，在靜態(tài)源和恒定電流源的情況下，電場(chǎng)和磁場(chǎng)各自依賴(lài)于自己的源，互不相關(guān)；場(chǎng)與源具有即時(shí)性，即空間中一旦建立靜電荷分布，則空間中立即建立起靜電場(chǎng)分布；反過(guò)來(lái)，如果在靜電場(chǎng)中我們將靜電荷撤走，空間中的靜電場(chǎng)也將立刻消失?！?、法拉第電磁感應(yīng)定律及其數(shù)學(xué)方程--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述通過(guò)法拉第電磁感應(yīng)定律的描述，寫(xiě)出法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)方程，即推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的積分形式，推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的微分形式；↓分析法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)方程的本質(zhì)：本質(zhì)：變化的磁場(chǎng)將激勵(lì)感應(yīng)電場(chǎng)，感應(yīng)電場(chǎng)是一種漩渦場(chǎng)；分析變化磁場(chǎng)與感應(yīng)電場(chǎng)的場(chǎng)源關(guān)系——數(shù)學(xué)方程?！?、位移電流假說(shuō)--–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述由時(shí)變場(chǎng)情況下對(duì)平板電容器充電實(shí)例，說(shuō)明安培環(huán)路定理的矛盾；應(yīng)用電流連續(xù)性原理解決安培環(huán)路定理的矛盾；引入位移電流的概念；比較：源電流、傳導(dǎo)電流、位移電流建立全電流安培環(huán)路定理：↓說(shuō)明位移電流的重要意義——時(shí)變電場(chǎng)將激勵(lì)漩渦狀的磁場(chǎng)→用海水的位移電流與傳導(dǎo)電流比較加深對(duì)位移電流理解。4、麥克斯韋方程組的導(dǎo)出：——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述用矢量場(chǎng)的基本特性：矢量場(chǎng)的散度和旋度決定矢量場(chǎng)的性質(zhì)和電磁場(chǎng)的場(chǎng)源關(guān)系引出麥克斯韋方程組；↓解釋各方程組的物理意義：——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述——安培環(huán)路定律，表明傳導(dǎo)電流和變化的電場(chǎng)都能產(chǎn)生磁場(chǎng)；——電磁感應(yīng)定律，表明變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)；——磁通連續(xù)性原理，表明磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng),磁力線(xiàn)總是閉合曲線(xiàn)；——高斯定律，表明電荷以發(fā)散的方式產(chǎn)生電場(chǎng)↓5、麥克斯韋方程組的各種形式及適用條件——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述麥克斯韋方程組的微分形式——適用于連續(xù)介質(zhì)；麥克斯韋方程組的積分形式——適用于只有有限個(gè)一階間斷點(diǎn)的介質(zhì)；麥克斯韋方程組的非限定形式-——適用于任意空間；麥克斯韋方程組的限定形式——適用于媒質(zhì)確定的空間?！?、無(wú)源空間中的麥克斯韋方程組——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述電磁場(chǎng)相互激勵(lì)——電磁場(chǎng)可以脫離源進(jìn)行傳播，從而預(yù)言電磁波的存在；↓7、講述從麥克斯韋方程組預(yù)言電磁波的自然性和電磁波發(fā)現(xiàn)、應(yīng)用的歷史；↓8、用一個(gè)例題說(shuō)明麥克斯韋方程組的應(yīng)用——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述說(shuō)明麥克斯韋方程組與靜態(tài)場(chǎng)的關(guān)系。7.14.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.14.6作業(yè)安排及課后反思1、作業(yè)：習(xí)題5.3/5.4，習(xí)題5.5，習(xí)題5.7/5.10，習(xí)題5.12/5.13/5.142、課后反思：要充分理解時(shí)變磁場(chǎng)激勵(lì)電場(chǎng)，時(shí)變電場(chǎng)激勵(lì)磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)相互激勵(lì)，由此，在時(shí)變情況下，電磁場(chǎng)是一個(gè)整體。7.14.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求要求同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)此部分內(nèi)容前復(fù)習(xí)：法拉第電磁感應(yīng)定律及相關(guān)實(shí)驗(yàn)，安培環(huán)路定理。7.14.8參考資料謝處方，《電磁場(chǎng)與電磁波》，高教出版社，P211.

7.15教學(xué)單元十五時(shí)變電磁場(chǎng)邊界條件和波動(dòng)方程（大約2學(xué)時(shí)）7.15.1教學(xué)日期7.15.2教學(xué)目標(biāo)1、掌握邊界條件的應(yīng)用；2、了解電磁波在空間中以波動(dòng)方式傳播；3、掌握電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程；4、學(xué)會(huì)用波動(dòng)方程進(jìn)行求解。7.15.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、推導(dǎo)邊界條件的各方程說(shuō)明邊界條件與麥克斯韋方程組的關(guān)系；特殊情況下的邊界條件：導(dǎo)體與空氣的邊界條件（重點(diǎn)）；2、電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程推導(dǎo)與物理意義解釋?zhuān)唬ㄖ攸c(diǎn)）要說(shuō)明波動(dòng)方程是二階微分方程，具有不確定性；（難點(diǎn)）3、用例題說(shuō)明波動(dòng)方程的解波函數(shù)（重點(diǎn)）4、說(shuō)明電磁波的一些參數(shù)：波的相速度、波長(zhǎng)、頻率等。7.15.4教學(xué)過(guò)程1、邊界條件——PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述說(shuō)明邊界的概念，邊界條件——麥克斯韋方程組在邊界上的具體表現(xiàn)，推導(dǎo)邊界條件的各方程，并說(shuō)明各方程的物理意義，特殊邊界條件——導(dǎo)體與空氣的邊界條件：，，，。用兩個(gè)例題說(shuō)明麥克斯韋方程組和邊界條件的使用。2、電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程推導(dǎo)與物理意義解釋?zhuān)骸狿PT+板書(shū)推導(dǎo)講述由無(wú)源空間中的麥克斯韋方程組推導(dǎo)波動(dòng)方程↓這是三維空間中的波動(dòng)方程，說(shuō)明電磁場(chǎng)以波動(dòng)方式在空間中傳播，傳播相速度：給出直角坐標(biāo)系下波動(dòng)方程的分量方程形式；電磁波的傳播問(wèn)題歸結(jié)為在給定邊界條件和初始條件下求解波動(dòng)方程↓3、例：已知無(wú)源的自由空間中，時(shí)變電磁場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為-–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述、以例題方式講述；7.15.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.15.6作業(yè)安排及課后反思1、作業(yè)：習(xí)題5.9，習(xí)題5.15，習(xí)題5.162、反思：怎樣從麥克斯韋方程組就可以預(yù)言電磁波的存在？要求記憶麥克斯韋方程組，要求記憶導(dǎo)體與空氣的邊界條件。7.15.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前查閱麥克斯韋的生平和對(duì)電磁學(xué)的偉大貢獻(xiàn)；查閱物理學(xué)家赫茲的研究工作和偉大貢獻(xiàn)。7.15.8參考資料俞集輝，電磁場(chǎng)原理，重慶大學(xué)出版社，P145

7.16教學(xué)單元十六坡印廷矢量與坡印廷定理、標(biāo)量位與矢量位（大約3學(xué)時(shí)）7.16.1教學(xué)日期7.16.2教學(xué)目標(biāo)1、掌握電磁波在空間中的能量?jī)?chǔ)存、流動(dòng)和能量守恒關(guān)系；2、理解能量密度、坡印廷矢量等概念；3、理解時(shí)變電磁場(chǎng)的矢量位函數(shù)和標(biāo)量位函數(shù)及其關(guān)系；4、掌握時(shí)變電磁場(chǎng)能量輻射的達(dá)朗貝爾方程。7.16.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、電磁波在空間中的傳播規(guī)律（重點(diǎn)、難點(diǎn)）：能量?jī)?chǔ)存、流動(dòng)和能量守恒關(guān)系，電場(chǎng)能量密度、磁場(chǎng)能量密度、電磁波能流密度矢量--坡印廷矢量，推導(dǎo)坡印廷定理。2、電磁波的動(dòng)態(tài)矢量磁位和標(biāo)量電位；3、電磁波能量輻射的達(dá)朗貝爾方程。7.16.4教學(xué)過(guò)程1、電磁波在空間中的傳播規(guī)律–PPT+板書(shū)推導(dǎo)講述電磁波在空間中的傳播是一種物質(zhì)的傳播，或說(shuō)成是一種能量的傳播；空間的煤質(zhì)要儲(chǔ)存電磁波能量：電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能，電磁波在煤質(zhì)中傳播時(shí)電磁波能量還要損耗：焦耳損耗、介質(zhì)損耗說(shuō)明電磁波的傳播過(guò)程是一個(gè)電磁能量在傳播時(shí)伴隨能量的儲(chǔ)存和能量損耗的過(guò)程；用能量守恒定理坡印廷定理來(lái)說(shuō)明電磁波能量的傳播、儲(chǔ)存和能量損耗的過(guò)程?！?、坡印廷定理的推導(dǎo)：定義——坡印廷矢量；用例題來(lái)加深理解。3、由麥克斯韋方程組推導(dǎo)有源的時(shí)域輻射方程——達(dá)朗貝爾方程7.16.5教學(xué)方法板書(shū)推導(dǎo)講述+PPT演示講述7.16.6作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：習(xí)題5.17，習(xí)題5.19課后反思：想象電磁波在空間中的傳播過(guò)程，思考能量流動(dòng)和儲(chǔ)存與損耗關(guān)系7.16.7課前準(zhǔn)備情況及其他相關(guān)特殊要求課前復(fù)習(xí)介質(zhì)的電場(chǎng)儲(chǔ)能和磁場(chǎng)儲(chǔ)能的本質(zhì)和關(guān)系。7.16.8參考資料俞集輝，電磁場(chǎng)原理，重慶大學(xué)出版社，P148

7.17教學(xué)單元十七正弦平面電磁波在無(wú)界空間中的傳播、正弦電磁場(chǎng)的復(fù)數(shù)表示（大約2學(xué)時(shí)）7.17.1教學(xué)日期7.17.2教學(xué)目標(biāo)1、掌握正弦電磁場(chǎng)的復(fù)數(shù)表示法；2、掌握麥克斯韋方程的復(fù)數(shù)表示法；3、掌握坡印廷定理的復(fù)數(shù)表示法；4、掌握波動(dòng)方程的復(fù)數(shù)表示形式——亥姆霍茲方程；5、了解復(fù)矢量概念、三角函數(shù)與復(fù)矢量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。7.17.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）1、正弦電磁場(chǎng)的復(fù)數(shù)表示；2、麥克斯韋方程的復(fù)數(shù)表示；3、坡印廷定理的復(fù)數(shù)表示；4、波動(dòng)方程的復(fù)數(shù)表示；5、亥姆霍茲方程。7.17.4教學(xué)過(guò)程首先介紹正弦電磁場(chǎng)的瞬時(shí)值與復(fù)數(shù)表達(dá)式，由此引出麥克斯韋方程組的復(fù)數(shù)表達(dá)式，及坡印廷定理的復(fù)數(shù)表達(dá)式和波動(dòng)方程的復(fù)數(shù)表達(dá)式及其變換后的方程——亥姆霍茲方程，重點(diǎn)介紹亥姆霍茲方程。1、正弦電磁場(chǎng)的復(fù)數(shù)表示；--–PPT+