1、工程電磁場(Engineering Electromagnetic Fields)課程代碼：05410034學 分：2.0學 時：32 （其中：課程教學學時：32實驗學時：0上機學時：。課程實踐學:0）先修課程：微積分、復變函數、大學物理適用專業：電氣工程及其自動化教 材：工程電磁場導論，馮慈璋，馬西奎，高等教育出版社，2000.06 （2015年重印）一、課程性質與課程目標（一）課程性質電磁場理論是高等學校工科電類專業的一門技術基礎課。電氣工程及其自動化專業主要課程的 核心內容都是宏觀電磁現象在特定范圍和特定條件下的具體表現，了解電磁現象的發生規律、掌握 基本的定性和定量分析方法是電氣工程及

2、其自動化專業學生所應具備的基礎知識之一。電磁場課程 中所涉及的內容是電氣工程及其自動化專業本科生所應具備的知識結構的必要組成局部。同時，電 磁場理論還是一些交叉學科和新興邊緣學科的基礎之一，學好電磁場理論將增強學生的適應能力和 創造能力。（二）課程目標工程電磁場課程的主要任務是：在大學物理的基礎上，進一步掌握宏觀電磁場的基本規律和基 本分析方法；能對電氣工程中的電磁現象進行初步的定性分析，并局部了解定量分析的基本方法； 通過對電磁場課程的學習，培養學生的邏輯推理能力和掌握基本的科學研究方法。通過工程電磁 場課程學習，應掌握的知識點概括起來為各種場的屬性和源的特點，以及場、源和媒質之間關系、 運

3、動規律和主要計算方法，還有各種場的工程應用問題，各種場的能量計算等，課程的具體知識目 標和能力目標如下：課程目標1:掌握各種場基本物理量定義、性質，相關物理量的含義和相關計算公式；掌握各 種場的基本方程及物理量在媒質分界面上的銜接條件；掌握各種場邊值問題的基本計算方法；掌握 利用電磁場理論計算電路等效元件參數的方法；掌握電磁場能量計算方法；掌握電磁力計算方法。課程目標2：能夠利用電磁場理論知識解釋電氣工程的電磁現象；能夠利用電磁場理論知識分 析電氣工程的電磁環境；能夠應用電磁場理論知識和計算方法處理電氣工程的絕緣、儲能、新能源 等電磁問題；能夠根據電磁場理論知識和計算方法描述和處理電氣工程中的

4、電磁力、電磁能量、電 磁轉換效能、電磁兼容、電磁污染等電磁應用問題。（三）課程目標與專業畢業要求指標點的對應關系本課程支撐專業培養計劃中的畢業要求指標點1.2o畢業要求指標點12掌握電路、電子技術等工程基礎知識，具有分析和解決電氣工程基礎問 題的能力。呈目標 畢業要求盛標點課程目標1課程目標2畢業要求1.2二、課程內容及教學要求第一章緒論（一）教學內容（列出主要知識點、能力點）.課程的學科地位及課程特點。.課程的基本知識及結構。.電磁場理論開展、應用和最新研究熱點問題。（二）教學要求（將相關內容按照掌握、理解、了解等不同教學要求進行分類）了解課程的學科地位及課程特點。了解課程的基本知識內容及結

5、構。了解電磁場理論開展、應用和最新研究熱點問題。（三）重點與難點.重點電磁場的基本知識及結構。.難點無。第二章矢量分析（一）教學內容.正交坐標系、標量場和矢量場。.標量場的梯度。.矢量場的通量和散度。.矢量場的環量和旋度。.微分算子與矢量運算。（二）教學要求. 了解各種坐標系下線元、面元、體積元的表示方法。.具有正確計算不同坐標系下標量梯度的能力。.具有正確計算不同坐標系下矢量通量和散旋度的能力。.具有正確計算不同坐標系下矢量環量與旋度的能力。.掌握不同坐標系下矢量算子的展開，并具有進行矢量運算的能力。（三）重點與難點L重點各種坐標系下線元、面元、體積元的表示方法；各種坐標系下標量梯度的計算；

6、各種坐標系下 矢量通量和散度的計算；各種坐標系下矢量環量和旋度的計算；矢量運算。2 .難點各種坐標系下標量梯度的計算；各種坐標系下矢量通量和散度的計算；各種坐標系下矢量環量和 旋度的計算；矢量運算。第三章靜電場（一）教學內容.電場強度、電位的概念與計算。.靜電場中的導體和電介質。.高斯通量定理。.靜電場的基本方程。.泊松方程和拉普拉斯方程。.別離變量法和有限差分法。.電軸法和鏡像法。.局部電容。.靜電能量和力。（二）教學要求.掌握電場強度、電位的含義及簡單的計算方法。.掌握靜電場中的導體和電介質的特性，具有分析介質極化的能力。.掌握靜電場基本方程的屬性和規律，具有分析介質分界面銜接條件的能力。

7、.掌握靜電場邊值問題的建立方法，具有利用靜電場邊值問題的求解方法分析計算工程靜電問 題能力。.具有利用鏡像法和電軸法分析計算特殊結構靜電場的能力。.能夠根據靜電場理論知識分析儲能系統等效電容，具有分析計算多導體系統局部電容的能 力。.能夠計算不同結構場域的能量與靜電力。（三）重點與難點.重點（1）利用電場強度、電位定義式直接積分計算場強和電位；（2）利用高斯通量定理計算具有 特殊結構靜電場的方法；（3）理解和掌握靜電場的基本方程積分和微分形式，并用積分形式推導分 別面上電場物理量的銜接條件；（4）利用靜電場基本方程微分形式導出電位函數的泊松方程和拉普 拉斯方程，根據邊界和參考電位寫出靜電場的邊

8、值問題；（5）理解電軸法和鏡像法的實質，掌握 幾種常用鏡像問題求解方法；（6）通過靜電場理論計算局部電容的過程掌握反映材料特征電容量的 計算方法，主要是幾種特種結構電氣材料電容量計算公式；（7）掌握利用靜電場物理量計算靜電能 量和靜電力的方法，進一步理解靜電場物質概念。,難點理解和掌握靜電場的基本方程積分和微分形式，并用積分形式推導分別面上電場強度和電通密度 的銜接條件；利用靜電場基本方程微分形式導出電位函數的泊松方程和拉普拉斯方程，根據場域邊 界和條件參考電位寫出靜電場的邊值問題。第四章恒定電場（-）教學內容.電流與電流密度。.導電媒質中的恒定電場基本方程與分界面上的銜接條件。.導電媒質中恒

9、定電場與介質中的靜電場的比擬。.電導與接地電阻。（二）教學要求.理解導電媒質中（元）電流和電流密度，電源電動勢與局外場強。.掌握導電媒質中的恒定電場基本方程及其分界面上的銜接條件，尤其是導體與介質分界面的 銜接條件。.理解導電媒質中恒定電場與靜電場的比擬。.能夠理解電導與接地電阻，掌握簡單接地的接地電阻計算方法，并能分析計算導電媒質的電 導。（三）重點與難點.重點導電媒質中的恒定電場基本方程及其分界面上的銜接條件；電導與接地電阻。.難點分界面上的銜接條件。第五章恒定磁場（一）教學內容.磁感應強度的概念與畢奧沙伐定律。.安培環路定律。.恒定磁場基本方程及分界面上銜接條件。.恒定磁場的邊值問題。.

10、磁矢位的泊松方程和拉普拉斯方程。.磁位及磁位拉普拉斯方程。.鏡像法。.電感。.磁場能量和力。.磁路。（二）教學要求.掌握磁感應強度及畢奧沙伐定律。.掌握真空中和磁媒質中的安培環路定律，能分析媒質磁化及其效應。.掌握恒定磁場基本方程的屬性和運動規律，具有分析媒質分界面銜接條件的能力。.掌握恒定磁場邊值問題的建立方法，具有利用恒定磁場邊值問題的求解并分析計算工程磁場 問題能力。.具有利用鏡像法分析計算特殊結構恒定磁場的能力。.能夠根據恒定磁場理論知識分析電感線圈電感，具有利用聶以曼公式分析計算電感的能力。.能夠計算不同結構場域的能量與磁場力。.能夠利用磁路定律計算設計不同結構鐵心的磁路線圈等應用方

11、案。（三）重點與難點L重點（1）利用畢奧沙伐定律直接積分計算磁場；（2）利用安培環路定律計算具有對稱結構恒定磁場 的方法；（3）理解和掌握恒定磁場的基本方程積分和微分形式，并用積分形式推導分別面上磁場物 理量的銜接條件；（4）利用恒定磁場基本方程微分形式導出磁矢位的泊松方程和拉普拉斯方程，磁 矢位解的形式及其應用；（5）理解恒定電場鏡像法，掌握恒定磁場常用的鏡像問題求解方法；（6） 掌握電感的計算方法；（7）掌握利用恒定電場理論計算磁場能量和磁場力的方法。.難點利用畢奧沙伐定律直接積分計算磁場；利用安培環路定律計算具有對稱結構恒定磁場的方法； 用積分形式推導分別面上磁場物理量的銜接條件；利用恒

12、定磁場基本方程微分形式導出磁矢位的泊 松方程和拉普拉斯方程，磁矢位解的形式及其應用；掌握電感的計算方法。第六章時變電磁場（一）教學內容.電磁感應定律。.全電流定律。.電磁場基本方程組及分界面上銜接條件。.動態位與達朗貝爾方程。.坡印亭矢量與坡印亭定理。.正弦電磁場。.電磁輻射。（二）教學要求.理解和掌握電磁感應定律。.理解和掌握全電流定律。.理解和掌握時變電磁場基本方程積分形式和微分形式，掌握時變場分界面上的銜接條件。.理解和掌握坡印廷定理和坡印廷向量。.理解和掌握電磁場基本方程的復數形式，理解坡印亭定理和坡印亭矢量復數形式的物理含 義。.理解動態位概念，掌握動態位與時變場物理量的關系，能用基

13、本方程微分形式導出動態位微 分方程-達朗貝爾方程。.理解達朗貝爾方程的解的物理意義，了解時變場的波動性。理解電磁輻射產生的條件，表述靜態場與輻射場的不同及案例。（三）重點與難點.重點電磁感應定律；全電流定律；時變電磁場基本方程積分形式和微分形式；時變場分界面上的銜 接條件；坡印廷定理和坡印廷矢量；電磁場基本方程的復數形式，坡印亭定理和坡印亭矢量復數形 式；動態位概念，動態位與時變場物理量的關系，達朗貝爾方程；電磁輻射產生的條件。.難點時變電磁場基本方程積分形式和微分形式；時變場分界面上的銜接條件；坡印廷定理和坡印廷 矢量；動態位概念，動態位與時變場物理量的關系，達朗貝爾方程。第七章準靜態場（一

14、）教學內容.電準靜態場和磁準靜態場。.磁準靜態場和電路。.電準靜態場和電荷弛豫。.集膚效應，渦流。.鄰近效應和電磁屏蔽。（二）教學要求.掌握電準靜態場和磁準靜態場的劃分和定義。.理解磁準靜態場和電路的關系。.理解電準靜態場和電荷弛豫之間聯系。.能利用準靜態場分析導體的集膚效應。.能利用準靜態場渦流方程分析導體的渦流及其損耗。.能利用準靜態場渦流方程分析導體的交流內損耗。.能利用準靜態場渦流方程分析臨近效應和電磁屏蔽。（三）重點與難點1.重點電準靜態場和磁準靜態場；磁準靜態場與電路；電準靜態場與電荷弛豫。2灘點磁準靜態場與電路；電準靜態場與電荷弛豫；渦流與導體交流內損耗。三、學時分配及教學方法章

15、教學形式及學時分配主要教學方法支撐的課程目 標課堂 教學實驗上機課程 實踐小計第一章緒論11講授、案例、演示、 討論課程目標1、2第二章矢量分析11講授、案例、自學課程目標1、2第三章靜電場99講授、討論、比照、 自學課程目標1、2第四章恒定電場44講授、演示、討論、 自學課程目標1、2第五章恒定磁場77講授、自學課程目標1、2第六章時變電磁場66講授、自學課程目標1、2第七章準靜態場44講授、自學課程目標1、2合計3232四、課程考核1.課程考核方式包括期末考試、平時作業、學習態度及聽課情況情況考核（其中包括筆記、大 作業等）考核形式考核要求考核權重備注平時作 業、學習 態度及聽 課情況課后完成4050個習題，主要考核學生對每節課知識點 的復習、理解和掌握度，計算全部作業的平均成績再按 15%計入總成績；學習態度和聽課情況以考勤和課堂記 錄為評分依據，占總成績的15%o30%期末考