电磁场
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课程评价
spContent=从能量与信息的产生、传输和转换到交通运输,医学诊断,工业生产,军事技术,电磁场的应用无处不在,本课程通过“场”的观点,和你一起对电气工程领域及日常生活中的电磁现象和过程进行初步分析和定量计算,一起感受电磁场的魅力。
—— 课程团队
课程概述

  电磁现象是大自然最重要的现象之一,也是最早被科学家关心和研究的物理现象。高等学校工科电气、电子信息类专业主要课程的核心内容都是电磁现象在特定范围、条件下的体现,分析电磁现象的定性过程和定量方法是电气、电力和电机等应用学科的重要理论基础,是电气信息类本科学生必备的专业知识和技能,同时,电磁场理论也是一些交叉学科的生长点和新兴边缘学科的发展基础,该课程知识技能的掌握程度直接关系到所培养学生的基本素质。 

      爱因斯坦说:"自从牛顿奠定了理论物理学的基础以来,物理学的基础的最伟大变革,是由法拉第、麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的。"以麦克斯韦方程组为核心的电磁场理论是电工、电子和信息技术的理论基础,是对宏观电磁现象最本质的描述,是电气工程领域学习登堂入室的“钥匙”,是我们探索新领域新应用的基础。随着国家核心科技和军事技术的迅速发展,对电磁场理论分析和计算也提出了新的挑战,需要我们去分析和探索工程实际和交叉学科中新的电磁现象的变化规律。 

      《电磁场》是电气信息类专业的一门专业核心课程,面向电气工程及其自动化专业和控制科学与工程专业的大二年级学生开设。 

      通过本课程的学习,在先修课程《高等数学》、《大学物理》、《工程数学(矢量分析与场论)》的基础上,能够利用微积分、矢量分析和场论等数学工具,对电磁场做深入分析,掌握电磁场的基本概念、基本规律及分析方法,包括麦克斯韦方程、静电场、稳恒电流场、恒定磁场、时变电磁场、准静态场和平面电磁波的理论与应用,能够建立起“场”的观点,能够对电气信息工程领域及日常生活中的电磁现象和过程进行初步分析,对一些简单电磁场问题进行定量计算,为后续专业课程的学习提供理论和技术支撑,为电气工程、电子和信息技术的发展奠定坚实的理论基础。 

      本课程需要提前对课本知识与概念进行预习,先学习课本上相关理论,再看视频,然后通过章节测试题,小组讨论,观看仿真演示,掌握电磁场的基本理论和计算分析方法。


授课目标

1. 理解电磁场理论建立与发展的基本规律,了解在各种工程技术中电磁场分析与应用的重要作用,了解电磁基础理论研究的发展是科学技术的巨大进步所不可缺少的基石,是科学技术应用的前提条件。

2.深刻理解麦克斯韦方程组及构成关系,理解静电场、恒定磁场、时变电磁场中的各种电磁现象和基本概念,通过电磁场理论和分析方法的学习,使学生具有工程实践的初步能力,具有一定的工程意识,能够运用所学知识对工程问题抽象后的电磁场模型,进行数学分析和求解,最终得出相应物理解释的能力。

3.了解电磁场所涉及的标准电场、磁场、电磁场防护规定的国家标准,了解国内外对电磁场的法规与标准要求,培养学生在设计过程中遵循国家标准能力,了解这些法规与标准对电气设备设计以及在国内国际工程技术交流中的重要作用,学会遵守法规、利用法规,培养学生认真负责的工作态度。

4.通过以麦克斯韦方程组对称性及构成关系为内容的电磁场理论的学习,使学生建立“场”的观点,培养学生抽象逻辑思维的能力,辩证与发展的科学观。




课程大纲
预备知识

《高等数学》课程相关知识点,如线积分、面积分、体积分,二阶偏微分方程求解等内容;

《工程数学(矢量分析与场论)》课程相关知识点,如矢量分析、场论等内容;

《大学物理》课程相关知识点,如电学和磁学部分的内容;

《电路》课程中相关知识点,如基尔霍夫定律、电阻、电容、电感的定义及计算等内容。



证书要求

1. 评分方案:《电磁场》MOOC课程成绩满分100分,各教学环节成绩分布如下:

1.  )单元测验(25):每次测验允许尝试2,每次在30分钟内完成,取最高成绩。注意:请一定在每章测验截止日期之前完成该章测验。在测验截止期之后,大家可以在课程的讨论区讨论测验题目,但是在截止期之前,请勿讨论,尤其不要在课程以外的网络空间讨论,比如说把测验的答案发布到百度文库中。警示:考虑到未来的学员,维护课程学习的公平性,需要大家共同遵守MOOC课程的这一通则要求。

2.  )单元作业(15):某些章节需要学生上传作业。具体要求参见每章作业说明。作业由教师评分或者学生互评。

3.  )期末考试(45):期末考试题均为客观题或填空题,需要在60分钟内完成,系统只允许尝试一次。

4.  )课程讨论(15):获取满分学生需要在“课堂交流区”针对老师提出的问题进行回复,回帖的数量总共达20条及以上。课件中发布的讨论题会自动关联到讨论区版块中的课堂交流区,每章节的讨论题会集中呈现在这里供学生讨论。在此区域,学生只能回复讨论题不能发起新主题,也只有在这个区域的回帖或点赞,才可以被计入总成绩。水帖不计分。学生也可以在老师答疑区和综合讨论区发帖或提问。

 

2. 证书:

(1)合格:总成绩60分-79为合格,可申请合格证书。

       (2)优秀:总成绩80分以上为优秀,可申请优秀证书。

注:为保证证书权威性,不再发放免费证书,成绩合格可以付费申请认证证书。



参考资料
  1. 孟昭敦,《电磁场导论》,北京,中国电力出版社;

  2. 冯慈璋 马西奎,《工程电磁场导论》,北京,高等教育出版社

常见问题

Q :  《电磁场》一直被认为是电气工程最难的专业课,如何才能有效学习?

A :   首先在学习中要注意掌握电磁场涉及的基本概念以及相应的物理意义,看视频之前要先预习课本,课程中涉及到的数学方法要提前掌握。看视频听课过程中,要能够掌握电磁理论的基本概念,抓住重点,掌握基本分析方法。学习过程中,要随时总结,并与所学知识进行对比。