一、课程介绍

        本课程是一门理论性较强的专业基础课程，主要有电磁场与电磁波的基本概念、基本性质，麦克斯韦方程组，基本实验定律，静电场分析，边值问题求解，恒定磁场分析，时变电磁场，正弦平面波等。通过本课程的学习使学生掌握电磁场与电磁波的基本概念、基本性质，理解麦克斯韦方程组产生的实验基础、其深刻丰富的物理意义及其在电磁场理论中的核心作用，理解常见的基本的电磁现象和电磁过程，掌握基本的计算方法、能应用场的观点进行初步分析，为进一步学习后续课程打下必要的理论基础。本课程要求具备大学物理、高等数学、工程数学等知识，为继续深入学习电磁理论及其在专业中的应用打下坚实的基础。

二、课程目标

        知识目标：掌握电磁场和电磁波的基础理论体系和相关技术知识。

        能力目标：通过本课程的学习应使学生学会和掌握如何通过数学方法求解一些基本和实际问题，对结果给予物理解释的科学研究方法；使学生在运算能力和抽象思维能力方面受到初步而又严格的训练；培养学生解决和研究问题的能力，培养学生严谨的科学作风。

        素质目标：通过本课程的学习应使学生树立牢固的唯物主义和辩证唯物义世界观，掌握一定的认识物质世界的理论和方法，提高分析问题、解决问题的基本技能和技巧。同时具有自主学习的精神；严谨的科学态度和务实的工作作风；科学的思维方法和良好的工程素养；具有创新创业精神和团队协作意识。

三、课程内容

        《工程电磁场》课程是电子信息与电气工程类等专业本科生的专业基础课，属于理论与实践紧密结合的课程。其目的和任务是使学生理解和掌握电磁场与电磁波的基本理论，为今后深入学习及应用打下良好的基础。

     本在线课程资源来源于中国大学MOOC邵老师等主讲的《电磁场与电磁波》网课，由北京交通大学国家级电工电子教学团队电磁场与电磁波课程组录制。课程主要讲述矢量分析、静态场、时变场三个方面的内容，共6章23讲，分为120个知识点。教学环节主要包括视频讲授、单元测验、单元作业、随堂测验、讨论、答疑、阶段测验及期末考试等。授课视频中含有形象生动的动画、Matlab仿真，图文并茂，直观有趣。录制课程包含了静电场、磁悬浮、电磁感应和平面电磁波的部分演示实验，通过观察实验结果，分析实验现象，进一步加深对电磁场理论的理解和掌握。

《高等数学》课程相关知识点，如矢量分析、场论、线积分、面积分、体积分等内容；

《大学物理》课程中相关知识点，如电学和磁学部分的内容；

《电路分析》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。

第 1 讲 绪论 & 第 1 章 矢量分析

0.1 绪论

1.0 矢量分析导论

1.1 矢量运算

1.2 标量场与矢量场

1.3 正交坐标系与微分元

1.4 圆柱坐标系

1.5 圆柱坐标系的微分元

1.6 球坐标系与微分元

第 2 讲 第 1 章 矢量分析 续

1.7 标量场的方向导数和梯度

1.8 梯度的性质和物理意义

1.9 矢量场的通量

1.10 矢量场的散度

1.11 散度的物理意义

1.12 散度定理

1.13 环量和涡旋源 旋度的定义

1.14 旋度的数学计算式

1.15 旋度的性质

1.16 斯托克斯定理

1.17 三度小结

1.18 亥姆霍兹定理

第 1 周 单元测验

第 3 讲 第 2 章 静电场

2.0 静电场导论

2.1 电场强度 库仑定律

2.2 电场强度计算

2.3 静电场的通量和散度

2.4 静电场的环量和旋度 静电场的基本方程

2.5 真空中静电场的基本方程的应用

第 4 讲 第 2 章 静电场 续1

2.6 电位的定义

2.7 电位的计算

2.8 电偶极子

2.9 介质的极化

2.10 极化介质的电位

2.11 介质中的高斯定律

2.12 介质中的高斯定律应用举例

第 2 周 单元测验

第 2 周 单元作业

第 5 讲 第 2 章 静电场 续2

2.13 静电场的边界条件

2.14 边界条件分析举例 1

2.15 边界条件分析举例 2

2.16 泊松方程与拉普拉斯方程

2.17 一维边值问题分析举例

第 6 讲 第 2 章 静电场 续3

2.18 格林定理 唯一性定理

2.19 直角坐标系的分离变量法

2.20 圆柱坐标系的分离变量法

2.21 球坐标系的分离变量法

第 3 周 单元测验

第 3 周 单元作业

第 7 讲 第 2 章 静电场 续4

2.22 平面镜像法

2.23 球面镜像法

第 8 讲 第 2 章 静电场 续5

2.24 多导体系统间的部分电容定义

2.25 多导体部分电容的应用举例

2.26 静电场能量

2.27 静电力 小结

第 2 章 讨论题

第 4 周 单元测验

第 9 讲 第 3 章 恒定电场

3.0 恒定电场导论

3.1 电流密度

3.2 恒定电场的基本方程

3.3 恒定电场的边界条件

第 10 讲 第 3 章 恒定电场 续

3.4 恒定电场与静电场的比拟应用

3.5 电阻和电导的计算

3.6 接地电阻 小结

第 3 章 讨论题

第5周 单元测验

第 11 讲 第 4 章 恒定磁场

4.0 恒定磁场导论

4.1 安培力定律

4.2 磁感应强度

4.3 磁感应强度计算

4.4 洛伦兹力

4.5 真空中恒定磁场的基本方程

4.6 真空中恒定磁场的基本方程应用举例

第 12 讲 恒定磁场 续1

4.7 矢量磁位

4.8 磁偶极子

4.9 介质的磁化

4.10 磁介质中的安培环路定理

4.11 磁介质中的安培环路定理应用举例

第6周 单元测验

第6周 单元作业

第 13 讲 恒定磁场 续2

4.12 两种磁介质分界面上的边界条件

4.13 理想导磁体表面的边界条件

4.14 矢量磁位的边界条件 应用举例

4.15 标量磁位

第 14 讲 恒定磁场 续3

4.16 自感和互感

4.17 自感和互感的计算 1

4.18 自感和互感的计算 2

4.19 磁场能量 磁场力 举例 小结

第4章 讨论题

第7周 单元测验

静态场演示实验

静电起电机

静电除尘实验

静电电动机实验

静电风车实验

静电单摆实验

磁悬浮实验

第 15 讲 时变电磁场

5.0 时变电磁场导论

5.1 法拉第电磁感应定律现象

5.2 法拉第电磁感应定律

5.3 法拉第电磁感应定律应用

5.4 位移电流的概念

5.5 似稳电磁场

第 16 讲 时变电磁场 续1

5.6 麦克斯韦方程组

5.7 无源区的麦克斯韦方程组

5.8 麦克斯韦方程组的应用

5.9 无源区的波动方程

5.10 电磁波的一般概念

5.11 时变电磁场的边界条件

5.12 时变电磁场的边界条件应用

第8周 单元测验

第8周 单元作业

第 17 讲 时变电磁场 续2

5.13 正弦电磁场的复数表示法

5.14 麦克斯韦方程组的复数形式

5.15 波动方程的复数形式

第 18 讲 时变电磁场 续3

5.16 时域坡印廷定理

5.17 频域坡印廷定理

5.18 平行双线应用分析

5.19 同轴线应用分析

5.20 动态位方程

5.21 动态位方程的解

5.22 小结

第5章 讨论题

第9周 单元测验

第9周 单元作业

第 19 讲 平面电磁波

6.0 平面波导论

6.1 均匀平面波的方程和解式

6.2 描述均匀平面波的参数

6.3 均匀平面波的传播特性

6.4 均匀平面波的一般表达式

第 20 讲 平面电磁波 续1

6.5 电磁波的极化 线极化

6.6 圆极化和椭圆极化

6.7 线圆极化波的合成和分解

6.8 复矢量判定波的极化

6.9 波极化应用举例

第10周 单元测验

第 21 讲 平面电磁波 续2

6.10 有耗媒质中的均匀平面波

6.11 半导电媒质中的均匀平面波

6.12 良导体中的均匀平面波

6.13 良介质和色散介质中的均匀平面波

第 22 讲 平面电磁波 续3

6.14 理想介质分界面的垂直入射

6.15 理想导体表面的垂直入射

6.16 良导体表面的垂直入射

6.17 平行极化波的斜入射

6.18 垂直极化波的斜入射

第11周 单元测验

第11周 单元作业

第 23 讲 平面电磁波 续4

6.19 波的全反射

6.20 波的全折射

6.21 理想导体表面的斜入射

6.22 群速

6.23 小结

第6章 讨论题

时变电磁场演示实验

电磁感应实验1

电磁感应实验2

电磁波发射接收——八木天线

电磁波发射接收——趋肤效应

微波分光仪介绍

微波分光仪反射实验

迈克尔逊干涉实验

介电常数测量实验

全折射实验

圆极化波的产生1

圆极化波的产生2

圆极化波的反射与折射

知识拓展与应用

5G技术通俗易懂的讲解

FAST - 500米口径球面射电望远镜

电磁场对健康的影响

静电力

超导技术

电磁感应

吸波、透波及缩波效应

高功率微波

闪电

雷电及防护

[1] 邵小桃等编著．电磁场与电磁波（M+Book）．北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2018．

[2] 邵小桃等编著．电磁场与电磁波．北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2014．

[3] 李一玫．电磁场与电磁波，课后答案（第1 版）．北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2014．

[4] 谢处方 饶克谨 杨显清 王园 赵家升 修订．电磁场与电磁波（第 4 版）．北京：高等教育出版社，2006．

[5] 杨儒贵．电磁场与电磁波（第 1 版）．北京：高等教育出版社，2003．

[6] 谢处方 饶克谨．电磁场与电磁波（第 3 版）．北京：高等教育出版社，1999．

[7] 王家礼 朱满座 路宏敏．电磁场与电磁波（第 1 版）．西安：西安电子科技大学出版社，2000．

[8] 邵小桃等译．应用电磁学基础（Fawwaz T.Ulaby..,Fundamentals Of Applied Electromagnetics,Sixth 

 Edition.PEARSON）．北京：清华大学出版社，2016．

[9] 邵小桃等译．电磁场基础(Nannapaneni Narayana Rao.Fundamentals Of Electromagnetics for

 Electrical and Computer Engineering.PEARSON)．北京：电子工业出版社， 2010, 2017．

[10] JIN AU KONG. Electromagnetic Wave Theory（影印版）北京：高等教育出版社，2002．