课程概述

电磁场及其数值计算课程是电气工程专业本科学生必修的技术基础课。电气工程专业的许多课程都是宏观电磁现象在特定条件下的具体表现。同时，电磁场理论也是一些交叉学科和新型边缘学科发展的基础。

本课程是在大学物理电磁学的基础上，进一步论述电磁场的基本规律和基本分析方法。通过课程学习，能够培养学生用电磁场的观点对电气工程中的电磁现象和电磁过程进行分析与判断的能力，并能够利用电磁场的原理和方法分析和解决电力系统、电气工程等相关领域中一些相关技术的问题，为后续学习有关的专业课程和以后的工程实践奠定必要的理论基础。


证书要求

   本课程总成绩为100分，其中

   1、每章计分测验占总成绩的50%。

   2、线上期末考试占总成绩的50%。

   总评成绩达到60为合格。


预备知识

课程学习需要一定的高等数学和大学物理的基础。

授课大纲

第0章 矢量分析

课时

  • 0.0 电磁场课程绪论
    • ,
  • 0.1 引言与矢量代数
    • ,
  • 0.2 场的概念和几何表示
    • ,
  • 0.3 方向导数和梯度
    • ,
  • 0.4 哈密顿算子
    • ,
  • 0.5 矢量场的通量和散度
    • ,
  • 0.6 矢量场的环量和旋度
    • ,
  • 0.7 亥姆霍兹定理

第一章 静电场

课时

  • 1.1 库仑定律与电场强度
    • ,
  • 1.2 电位1
    • ,
  • 1.3 电位2
    • ,
  • 1.4 静电场的环路定理
    • ,
  • 1.5 真空中的高斯通量定理
    • ,
  • 1.6 导体和电介质1
    • ,
  • 1.7 导体和电介质2
    • ,
  • 1.8 电位移矢量
    • ,
  • 1.9 静电场的基本方程
    • ,
  • 1.10 分界面上的衔接条件1
    • ,
  • 1.11 分界面上的衔接条件2
    • ,
  • 第1章 练习题1 (不计分)
    • ,
  • 1.12 电位的泊松方程和衔接条件
    • ,
  • 1.13 静电场边值问题与唯一性定理
    • ,
  • 1.14 镜像法1
    • ,
  • 1.15 镜像法2
    • ,
  • 1.16 电轴法
    • ,
  • 1.17 电容
    • ,
  • 1.18 部分电容1
    • ,
  • 1.19 部分电容2
    • ,
  • 1.20 静电场的能量
    • ,
  • 第1章 练习题2(不计分)
    • ,
  • 第1章 测验(计分测验)

第二章 恒定电场

课时

  • 2.1 恒定电场
    • ,
  • 2.2 导电媒质中的电流与局外场
    • ,
  • 2.3 电流连续性方程
    • ,
  • 2.4 导电媒介中的基本方程组
    • ,
  • 2.5 恒定电场分界面上的衔接条件
    • ,
  • 2.6 导电媒质中恒定电荷的分布
    • ,
  • 2.7 电导及其计算方法
    • ,
  • 第2章 练习题(不计分)
    • ,
  • 第2章 测验(计分测验)

第三章 恒定磁场

课时

  • 3.1 安培力定律与比奥沙伐定律
    • ,
  • 3.2 磁通连续定理—恒定磁场的无源性
    • ,
  • 3.3 安培环路定律—恒定磁场的旋度方程
    • ,
  • 3.4 媒质的磁化
    • ,
  • 3.5 介质中的安培环路定律
    • ,
  • 3.6 恒定磁场的基本方程及分界面上的衔接条件
    • ,
  • 3.7 标量磁位和矢量磁位
    • ,
  • 3.8 恒定磁场的能量
    • ,
  • 第3章 练习题(不计分)
    • ,
  • 第3章 测验(计分测验)

第四章 时变电磁场

课时

  • 4.1 电磁感应定律
    • ,
  • 4.2 全电流定律
    • ,
  • 4.3 麦克斯韦方程组
    • ,
  • 4.4 麦克斯韦方程组相关说明
    • ,
  • 4.5 时域电磁场衔接条件
    • ,
  • 4.6 动态位及其积分解
    • ,
  • 4.7 电磁场功率流
    • ,
  • 4.8 坡印廷定理的实例分析1
    • ,
  • 4.9 坡印廷定理的实例分析2
    • ,
  • 4.10 正弦电磁场
    • ,
  • 4.11 电磁辐射
    • ,
  • 第4章 练习题(不计分)
    • ,
  • 第4章 测验(计分测验)

第五章 准静态电磁场

课时

  • 5.1 电准静态场与磁准静态场
    • ,
  • 5.2 集肤效应与交流内阻抗
    • ,
  • 第5章 练习题(不计分)
    • ,
  • 第5章 测验(计分测验)

参考资料

1. 冯慈璋，马西奎主编. 工程电磁场导论. 高等教育出版社. 2000年.

2. 王泽忠，全玉生，卢斌先. 工程电磁场. 清华大学出版社. 2011.

3. 倪光正. 工程电磁场原理. 高等教育出版社. 2009年.

4. 倪光正. 工程电磁场数值计算. 机械工业出版社. 2004年.