spContent=信息时代，电磁场与电磁波的应用无处不在。电磁场理论利用精妙的数学语言来描述客观的物理定律，通过数学方程的解来揭示场和波的客观存在。欢迎大家进入北京交通大学电磁场与电磁波MOOC课堂，领略不同的电磁世界！感受无穷的电磁魅力！
信息时代，电磁场与电磁波的应用无处不在。电磁场理论利用精妙的数学语言来描述客观的物理定律，通过数学方程的解来揭示场和波的客观存在。欢迎大家进入北京交通大学电磁场与电磁波MOOC课堂，领略不同的电磁世界！感受无穷的电磁魅力！
—— 课程团队
课程概述
《电磁场与电磁波》是在物理学的基础上系统地阐述电磁场的基本属性、运动规律以及它与带电物质的相互作用。它是电子科学与技术专业的专业基础课。通过课堂教学，使学生掌握电磁场与电磁波的基本概念与基本理论，掌握求解电场、磁场、电位函数的基本方法与技巧，合理运用边界条件解析电场、磁场与电磁波在多种介质中的特性，运用麦克斯韦方程，描述电磁波在介质中入射波、反射波和透射波间的相互关系，导行电磁波的装置与特性分析，为后续课程打下坚实的基础。
该课程网上资源主要引进北京交通大学“电磁场与电磁波”课程是校级精品课程、校级优质课建设课程。主讲教师是邵小桃老师。
授课目标
1、引领正确的世界观、人生观和价值观，塑造有担当、有理想、有科学精神、家国情怀的接班人。
2、能将电磁场中的电场、磁场的相关知识用于电子系统中电场、电位、磁场和电磁波的表述中；能表述恒定电场及理解与静电场的异同。
3、能表述麦克斯韦方程，理解其物理意义；能将电磁波在介质和波导装置中传播时电场和磁场的特性用于无线信号传输的表述中。
4、能将电介质极化、磁介质磁化和边界条件用于电子器件在场作用下产生极化电荷和磁化电流影响的分析中；能分析电磁波的极化方式以及在实际工程问题中的应用原理；能理解传输线等效分布参数对于集成电路芯片和高频器件性能的影响。
成绩 要求
《电磁场与电磁波》SPOC课程成绩满分100分，各教学环节成绩分布如下：
考核由授课、作业、期中考试、期末复习，期末考试组成，最终期末成绩=0.7*期末卷面成绩+0.3*过程性成绩（0.15*线上成绩+0.15*线下成绩）
课程大纲
绪论与矢量分析
课时目标：1.由电磁场发展的科技史，学习其严谨的质疑与科学探究精神；2.能运用数学中的微分、积分、矢量运算、表述的场的梯度、散度和旋度；掌握正交坐标系的表示和不同坐标系间单位矢量的转换关系。
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 标量场与矢量场
1.2 三种常用的正交坐标系
1.3 矢量场的散度与高斯散度定理
1.4 矢量场的旋度与斯托克斯定理
1.5 标量场的梯度
1.6 亥姆霍兹定理
1.7 常用的矢量恒等式
第二章 静电场分析
课时目标：1.科学家探索新材料研究的艰辛历程，弘扬攻坚克难、砥砺前行奋斗的科学精神；2.能运用微分、积分来求电位和电场，并能分析电场和电位表示的边界条件的意义和适用条件；3.能分析电介质极化在其实际工程问题中的应用以及对器件性能的影响；4.理解恒定电场与静电场间的区别和联系，以及其在实际工程中的运用；5.撰写科技报告。
2.1 库仑定律与电场强度
2.2 电场E和电位
2. 3 静电场的基本方程
2. 4 电场E和电位 f的计算
2. 5 静电场中的导体与介质
2.6 静电场的边界条件
2.7 泊松方程与拉普拉斯方程
2.8 静电场的唯一性定理
2.9 导体系统的电容
2.10 静电能量与力
2.11 恒定电场（恒定电流场）
第三章 恒定磁场
课时目标：1.能运用微分、积分来求磁场，分析介质边界上场的特点，理解磁场表示的边界条件的意义和适用条件；2.掌握磁介质磁化的微观机制及其实际工程问题中的应用；3.理解并能将自电感、互电感，磁场能量，磁场力运用于实际工程中；4.撰写科技报告。
3.1 恒定磁场的基本规律
3.1.1 安培定律与磁感应强度
3.1.2 恒定磁场的基本方程
3.1.3 磁介质的磁化
3.1.4 磁场的计算方法
3.2 恒定磁场的边界条件
3.3 磁 路
3.4 矢量磁位
3.5 标量磁位
3.6 电 感
3.7 磁场的能量与力
第四章 静态场边值问题的解法
课时目标：将数学中的分离变量法复杂问题电位微分方程的求解中
4.1 分离变量法
4.1.1直角坐标分离变量法
4.1.2圆柱坐标分离变量法
4.2 镜像法
第五章 时变电磁场
课时目标：1.引科研前沿热点，激发学生的好奇心与科学探究精神；2.理解麦克斯韦方程组物理意义和在实际工程应用中对科技发展产生的作用；将数学中的矢量运用于电磁波的波动方程和边界条件表述
5.1 电磁感应定律
5.2 位移电流
5.3 麦克斯韦方程
5.4 时变电磁场的边界条件
5.5 坡印廷定理和坡印廷矢量
第六章 正弦平面电磁波
课时目标：1.了解电磁波的极化方式在实际工程问题中的应用；2.掌握电场波在介质中传播时的透射、反射和衰减的特点，能用于在电子器件光的传播特性的表述和性能的分析中；3.要求自主学习电磁波在多层介质中传播时的增透、增反射机理。
6.1 正弦电磁场的复数形式和亥姆霍兹方程
6.2 平均坡印廷矢量
6.3 理想介质中的均匀平面波
6.4 平面波的极化
6.5 损耗介质中的均匀平面波
6.6 平面分界面的垂直入射
6.7 电磁波的色散和群速
第七章 导行电磁波
课时目标：1.以射天望远镜为切入点，树立大局意识、核心意识，塑造正确的世界观与价值观，弘扬民族精神与时代精神；2.能了解纵向场法和电路方法来求解电磁波特性方法的局限性；3.了解传输线等效成电感、电容、电阻器件，对于集成电路芯片和高频器件性能的影响。
7.1导波系统中波的特性及纵向场法
7.2 矩形波导(空芯波导管）
7.3 矩形波导中的TE10波
7.4 传输线方程及其解
7.5 传输线上波的传输特性参数
7.6 传输线的工作状态
7.7 谐振腔
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预备知识
《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。
参考资料
[1] 邹澎,周晓萍编．电磁场与电磁波（第三版）．北京：清华大学出版社，2021．（教材）
[2] 金立军，电磁场与电磁波，北京：中国电力出版社,2012.
[3] 电磁场（第二版）．冯慈璋主编．北京：高等教育出版社，2004．
[4] 电磁场重点难点及典型题精解．马西奎，刘补生，邱捷等编．西安：西安交 通大学出版社，2000．
[5] 电磁学．贾瑞皋，薛庆忠编．北京：高等教育出版社，2003．
[6] 电磁场与电磁波解题指南．余恒清编．北京：国防工业出版社，2001．
[7] 电磁场与电磁波（第三版）教学指导书，赵家升，扬显清，王园.高等教育出版社,2004.
浙公网安备 33010802012594号
