[理学]安徽理工大学电磁场理论教案.doc

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1、安徽理工大学电气与信息工程学院电磁场与电磁波教案主讲教师：郭业才 职称：教授 教 案 首 页课程名称：电磁场与电磁波开课学期：20 20 学年第 学期学生专业班级：课程负责人：郭业才主讲教师、职称：郭业才 教授、博导教师所在院系：电气与信息工程学院 通信工程系所用教材：电磁场与电磁波，第1版，孙玉发， 合肥工业大学出版社，2006。参考书：电磁场与电磁波,第3版，谢处方,高等教育出版社，1999。本课程总学时数：72 本学期总学时数：72理论课：64 其中讲授：60 、习题课：4实验：8 测验：0课程性质：必修课程考核方式：平时考核占课程总成绩35，期末命题考试占课程总 成绩65平 时 考 核

2、：考勤（1015分），提问、互动、作业（1015分），实验10%课程表：第1讲 教案一讲授内容第1章 矢量分析 1.1 标量场与矢量场 1.2矢量的通量与散度二教学目标1、标量场与矢量场的概念；2、标量场与矢量场的描述方法；3、通量的物理意义与散度定理。三教学要求1、理解标量场与矢量场的概念；2、掌握矢量的通量计算方法；3、掌握散度定理及其应用。四教学重点与难点1、矢量场散度是一个标量函数。2、散度描述的是矢量场中各点的场量与散度源的关系。如果矢量场所在的空间中，则这种场中不可能存在散度源，因而称之为无散场。五教学方法与手段启发式教学方法，以板书为主的利用多媒体教学手段。六教学组织课堂讲授。七

3、课后作业 第1章 习题中的相应习题。第2讲 教案一讲授内容第1章 矢量分析 1.3 矢量的环流场与旋度 1.4 标量场的梯度 1.5 亥姆霍兹定理二教学目标1、矢量场散度和旋度描述矢量场的不同性质；2、亥姆霍兹定理总结了矢量场的基本性质；3、一个矢量场的性质可由它的梯度来描述。三教学要求1、熟练掌握并应用高斯定理和斯托克斯定理；2、理解和掌握亥姆霍兹定理总结了矢量场的基本性质，矢量场由它的散度和旋度唯一地确定，矢量的散度和矢量的旋度各对应矢量场的一种源。3、理解一个标量场梯度的物理意义，掌握其计算方法。四教学重点与难点1、旋度描述的矢量场中各点的场量与漩涡源的关系及无旋场；2、斯托克斯定理的应

4、用3、标量场的梯度；4、亥姆霍兹定理的内涵与地位；五教学方法、手段分析矢量场总是从研究它的散度和旋度着手，散度方程和旋度方程组成了矢量场的基本方程(微分形式)。也可以从矢量场沿闭合面的通量和沿闭合路径的环流着手，得到基本方程的积分形式。六教学组织课程讲授。七课后作业 第1章 习题中的相应习题第3讲 教案一讲授内容第2章 静电场与恒定电场2.1 电场强度与电位二教学目标1、电荷分布与库仑定律；2、电场强度的物理意义与计算方法；3、静电场的无旋性、电位及其计算。三教学要求1、理解电荷源模型概念；2、熟练掌握静电场的基本实验定律；3、理解电场强度的概论，掌握其计算方法；4、理解并掌握静电场的无旋性，

5、理解电位的概念，掌握电位的计算方法。四教学重点与难点1、电荷源模型分为体电荷、面电荷、线电荷和点电荷；2、库仑定律是静电场的基本实验定律，要注意它的适用条件：它是在无限大的均匀、线性、各向同性介质中总结出的实验定律；3、电场强度的概念、性质与计算；4、从静电场的无旋性，引入保守场的概念，掌握电位的计算方法。五教学方法与手段从电荷源模型引入点电荷、面分布电荷、线分布电荷的概念；对于电场强度的概念应注意以下几点： 电场强度是空间变量的矢量函数，它由电场本身的性质所决定，与检验电荷的大小无关。 电场的存在是通过对场中的其他电荷产生作用力来表现的，电场强度反映了这种作用力的强度。 电场强度矢量在数值上

6、虽等于单位试验电荷所受的电场力，但电场强度不是力。根据静电场的无旋性，引入保守场的概念，掌握电位的计算方法。六教学组织 课堂讲授与用多媒体教学相结合。七课后作业 第2章 习题中的相应习题第4讲 教案一讲授内容第2章 静电场与恒定电场2.2 静电场中的导体与电介质2.3 高斯定理二教学目标 1、静电场中的导体特点； 2、电介质的极化与类型； 3、电偶极子的电场强度； 4、高斯定理微积分形式。三教学要求1、掌握静电场中的导体性质与电介质的极化机理；2、电偶极子的电场强度计算方法；3、掌握高斯定理的推导过程及用高斯定理计算电场强度的方法。四教学重点与难点1 、高斯定理的微分和积分形式及其互相转换的方

7、法。2、当电场分布具有某种空间对称性(如平面对称、轴对称、球对称等)时，应用高斯定律求解电场强度的方法。五教学方法与手段启发式教学方法，利用散度定理由积分形式导出微分形式。场方程的微分形式在不同媒质的分界面上不再适用，而场方程的积分形式在这些地方依然是适用的。六教学组织以教师讲授为主，辅以用多媒体教学。七课后作业 第2章 习题中的相应习题第5讲 教案一讲授内容第2章 静电场与恒定电场2.4 静电场的边界条件二教学目标1、边界条件的概念2、静电场基本方程在媒质分界面上的表现形式。三教学要求1、理解边界条件的概念；2、掌握由高斯定理和环路定律推导边界条件的方法；3、掌握利用边界条件求场量的方法。四

8、教学重点与难点1、边界条件的本质：静电场基本方程在媒质分界面上的一种表现形式；2、边界条件的导出方法。五教学方法与手段启发式教学方法，边界条件是静电场的重点内容之一，静电场问题中，常常涉及具有不同物理性质的媒质，在两种不同媒质的分界面上，场量会产生突变，基本方程的微分形式不适用媒质分界面。那么，在媒质分界面两侧的场量之间存在什么关系？这就是场量在媒质分界面上所满足的边界条件。边界条件实质上是静电场基本方程在媒质分界面上的一种表现形式。所以，在静电场中，场量不仅满足基本方程，而且也满足边界条件。也就是说，只有满足基本方程，并且也满足边界条件的场矢量才是静电场问题的解。因此，在求解静电场问题中，边

9、界条件起定解的作用。六教学组织 以教师讲授为主，辅以多媒体教学。七课后作业 第2章 习题中的相应习题第6讲 教案一讲授内容第2章 静电场与恒定电场2.5 泊松方程与拉普拉斯方程2.6 电磁能量二教学目标1、泊松方程与拉普拉斯方程的意义；2、电容与部分电容；3、静电场能量与静电力。三教学要求1、掌握泊松方程的意义；2、理解部分电容的概念，了解其计算方法；3、理解静电场能量与静电力的概念及静电场能量计算方法，了解静电力计算方法。四教学重点与难点1 、泊松方程的导出方法2、静电场能量的计算方法五教学方法与手段在静电场中，表示能量的公式有几个，其中主要的是：点电荷系统的静电场能量公式，连续分布电荷系统

10、的静电场能量公式和用电场表示的能量公式。在教学中应注意这些公式的物理含义以及它们之间的联系与差异。 按照场的观点，静电场能量存在于电场所在的区域内，也就是说场蕴含着能量。这就表明了场存在的空间中，任一体积元内都具有能量。由电场的能量密度，既可计算总的静电能量，也可计算局部空间中蕴含的静电能量。 连续分布电荷系统的静电能量公式是用带电体的电荷量和电位表示总能量。应当注意，虽然它是在电荷密度不等于零的区域上积分，但不能认为静电场能量仅蕴含于带电体上。当带电体内的电场不为零时，其中也储存一部分能量(可由能量密度的体积分来计算)，但不是全部能量。 静电场能量是静止电荷所具有的静电位能，其值与电位的参考

11、点有关，即选择不同的电位参考点，将得到不同的能量值，具有普遍意义。 在点电荷系统的能量公式中，给出的能量是相互作用能，不含自能，因为对点电荷而言，自能无意义。带电导体系统的能量公式，给出的是总能量，不但包括相互作用能，也包括自能。六教学组织 课堂讲授，辅以多媒体教学七课后作业 第2章 习题中的相应习题第7讲 教案一讲授内容第2章 静电场与恒定电场2.7 恒定电场二教学目标1、电流密度的的概念；2、电荷守恒定律；3、恒定电场的基本方程与边界条件；4、恒定电场与静电场的比较。三教学要求1、掌握电流密度与电荷守恒定律；2、掌握恒定电场的基本方程与边界条件；2、理解恒定电场与静电场的异同点。四教学重点

12、与难点1、电流模型；2、电流连续性方程微积分形式；3、恒定电场的概念及其基本方程； 4、恒定电场的边界条件。五教学方法与手段恒定电场与静电场具有相似的性质，但也有所区别。在学习恒定电场时，应对恒定电场产生的条件有清楚的认识，将恒定电场与静电场进行比较。静电场是静止电荷产生的场，待电体充有电荷后，就不再需要外电源提供能量。恒定电场是恒定流动的电荷所产生的电场，由于导体内的电荷流动要消耗能量，所以必须有外电源提供能量才能维持导体中的电荷恒定流动。恒定电场中，导电媒质内存在恒定电流，各点的电位不同。因而，导体不再是等位体，导体表面也不是等位面，这一点与静电场是完全不同的。六教学组织课堂讲授与多媒体的

13、结合。八课后作业 第2章 习题中的相应习题第8讲 教案一讲授内容第3章 恒定磁场3.1 安培力定律与磁感应强度；3.2 矢量磁位二教学目标1、安培力定律的数学表示；2、用场的观点来解释安培力定律-毕-沙定律；3、磁感应强度的计算方法；4、矢量磁位引入的重要性与计算方法。三教学要求1、理解安培力定律的成立条件； 2、理解磁感应强度的概念，掌握其计算方法；3、掌握磁感应强度的散度及磁通连续性原理；4、理解矢量磁位引入的作用。四教学重点与难点1、微分形式的安培力定律所表示的是两个孤立电流元之间的相互作用力。一般说来，它不满足牛顿第三定律；2、磁感应强度的散度及其物理意义；3、矢量磁位的概念及其所满足

14、的方程。五教学方法与手段启发式教学方法，矢量磁位既是重点之一，也是一个难点。在教学中应明确矢量磁位的定义和性质，注意将矢量磁位和静电位进行对比。 矢量磁位具有普遍意义，即任何恒定磁场都可用矢量磁位表示，这与静电场都可用静电位表示是相同的。 矢量磁位是矢量，但其分布不是惟一的。为了确定矢量磁位的分布，还需给出矢量磁位的散度。在恒定磁场中，采用库仑规范。 在线性、各向同性的均匀介质中，在库仑规范的条件下，得到矢量磁位满足泊松方程，这与静电位满足的泊松方程在形式上是相似的。矢量磁位满足矢量泊松方程，它可以写成三个标量方程。 一般情况下，矢量磁位满足的微分方程比较复杂。因此，求解矢量磁位往往比求解静电

15、位困难得多。但对一些特殊的电流分布，则可将满足的矢量泊松方程化为标量方程。六教学组织 课堂讲授。七课后作业 第3章 习题中的相应习题第9讲 教案一讲授内容第3章 恒定磁场3.3 安培环路定律3.4 恒定磁场的基本方程二教学目标1、恒定磁场的旋度；2、真空与介质中的安培环路定律；3、介质中恒定磁场的基本方程；4、标量磁位。三教学要求1、恒定磁场旋度的计算方法及其物理意义；2、理解磁化强度与磁化电流的概念；3、理解标量磁位的概念及标量磁位的多值性；4、掌握恒定磁场的基本方程四教学重点与难点1、恒定磁场旋度、磁化强度与磁化电流；2、标量磁位的特点；3、恒定磁场的基本方程。五教学方法与手段1、恒定磁场

16、的基本方程：反映了恒定磁场的基本性质，是分析求解恒定磁场问题的基础，磁通连续性方程及其微分形式反映了恒定磁场的无散性，磁感应线是无头无尾的闭合曲线。磁场强度环路定律及其微分形式清楚地表示出恒定磁场是有旋场，恒定电流是产生恒定磁场的漩涡源。因此，恒定磁场的性质与静电场截然不同：恒定磁场是无散有旋场，是非保守场。与静电场基本方程一样，恒定磁场的基本方程适合于任何磁介质。2、标量磁位：由于恒定磁场是无散有旋场，在一般情况下，只能引入矢量磁位。只有在无电流（）的空间中，才能引入标量磁位。3、磁感应强度与磁场强度：根据磁介质中和之间的普通关系，可将基本方程写成为仅含或仅含的形式，分别为和这两组方程是等价

17、的，通过，可由一组方程的解得到另一组方程的解。但在这两组方程中，磁化介质对和产生影响的性质和方式不同。在仅含的方程中，介质的影响以磁化电流的形式出现；而在仅含的方程中，介质的影响则以磁荷的形式出现。这正反映出介质磁化的分子电流观点和等效磁荷观点。4、应用安培环路定律求解磁场：对于某些具有对称性的恒定磁场问题，可应用安培环路定律积分形式来求解磁场分布。在已知磁场分布的情况下，安培环路定律微分形式可求出恒定磁场中的电流分布。六教学组织 课堂讲授，辅以多媒体教学。七课后作业 第3章 习题中的相应习题第10讲 教案一讲授内容第3章 恒定磁场3.5 恒定磁场的边界条件3.6 电感二教学目标1、恒定磁场边

18、界条件的导出方法；2、电感的计算方法。三教学要求1、掌握恒定磁场边界条件的概念；2、理解电感的概念及计算方法。四教学重点与难点1、恒定磁场的边界条件；2、电感的计算方法。五教学方法与手段1、从恒定磁场的基本方程出发，推导恒定磁场边界条件；2、电感的计算。电感的大小与回路的形状、尺寸、相互位置以及周围介质有关，与回路中的电流无关。电感的计算有以下几种方法：假设回路中流过电流。计算自感；利用诺伊曼公式，计算互感。六教学组织 课堂讲授，辅以多媒体教学七课后作业 第3章 习题中的相应习题第11讲 教案一讲授内容第3章 恒定磁场3.7 磁场能量及磁场力二教学目标1、磁场能量与其计算方法；2、磁场力的计算

19、方法三教学要求1、理解磁场能量的概念，掌握磁场能量的计算方法；2、了解磁场力的计算方法四教学重点与难点1、磁场能量的建立过程；2、虚位移法求解磁场力。五教学方法与手段启发式教学方法，利用多媒体教学手段。六教学组织 课堂讲授。七课后作业 第3章 习题中的相应习题第12讲 教案一、讲授内容第4章 静态场边值问题的解法4.1 问题的分类与唯一性定理；4.2 直角坐标系中的分离变量方法；二、教学目标1、唯一性定理的表述与作用；2、分离变量方法三、教学要求1、理解并掌握唯一性定理；2、掌握分离变量法的思想四、教学重点与难点 分离变量法求解静态场边值问题。五、教学方法与手段分离变量法是解边值问题的一种基本

20、方法。教学重点在于：对具体的静电场边值问题进行正确分析，写出正确的通解和边界条件，并根据边界条件确定出通解中的待定常数。需注意的问题是： 建立适当的坐标。坐标的建立主要根据求解区域的几何特征，一般要求坐标面应与区域的边界相吻合，才能用分离变量法求解。 正确写出电位的通解。一是电位满足的泊松方程或拉普拉斯方程都是在均匀介质条件下导出的，若场域中存在不同的介质，则应将场域沿介质分界面划分为几个区域，分别写出各个区域的通解；另一个问题是，应用分离变量法求解边值问题时，要求电位满足的方程应为拉普拉斯方程。也就是说，场域内没有电荷分布时，才能直接应用分离变量法求解。因此，对场域内有电荷分布的问题，一般应

21、利用叠加定理，将电位写成特解（由源电荷产生）与通解（满足拉普拉斯方程）的叠加。 正确地写出边界条件。边值问题中的边界条件通常包括：场域边界面上的已知条件（第一类、第二类或第三类）。若场域中存在不同的介质时，电位还应满足介质分界面上的边界条件。六、教学组织课堂讲授，并通过例题掌握分离变量法。七、课后作业 第4章 习题中的相应习题第13讲 教案一、讲授内容第4章 静态场边值问题的解法4.3 圆柱坐标系与球坐标系中的分离变量方法；二、教学目标不同坐标系下的分离变量方法三、教学要求掌握分离变量法的过程。四、教学重点与难点 分离变量法求解静态场边值问题。五、教学方法与手段分离变量法是解边值问题的一种基本

22、方法。教学重点在于：对具体的静电场边值问题进行正确分析，写出正确的通解和边界条件，并根据边界条件确定出通解中的待定常数。需注意的问题是： 建立适当的坐标。坐标的建立主要根据求解区域的几何特征，一般要求坐标面应与区域的边界相吻合，才能用分离变量法求解。 正确写出电位的通解。一是电位满足的泊松方程或拉普拉斯方程都是在均匀介质条件下导出的，若场域中存在不同的介质，则应将场域沿介质分界面划分为几个区域，分别写出各个区域的通解；另一个问题是，应用分离变量法求解边值问题时，要求电位满足的方程应为拉普拉斯方程。也就是说，场域内没有电荷分布时，才能直接应用分离变量法求解。因此，对场域内有电荷分布的问题，一般应

23、利用叠加定理，将电位写成特解（由源电荷产生）与通解（满足拉普拉斯方程）的叠加。 正确地写出边界条件。边值问题中的边界条件通常包括：场域边界面上的已知条件（第一类、第二类或第三类）。若场域中存在不同的介质时，电位还应满足介质分界面上的边界条件。六、教学组织课堂讲授，并通过例题掌握分离变量法。七、课后作业 第4章 习题中的相应习题第14讲 教案一讲授内容第4章 静态场边值问题的解法4.4 镜像法二教学目标1、镜像法的基本思想；2、镜像法求解静态场边值问题。三教学要求 掌握镜像法求解静态场边值问题的过程。四教学重点与难点 正确地找出像电荷是应用镜像法解题的关键。五教学方法与手段镜像法是一种间接方法，

24、它的基本原理是：在待球解的场域外部的适当位置上放置一些等效电荷（称为像电荷），在保持边界条件不变的情况下，将边界移去，这样就把求解边值问题转换为求解无界空间的问题。正确地找出像电荷是应用镜像法解题的关键。确定像电荷分布主要是根据两点：一是像电荷必须位于待求解的场域（称为像电荷的有效区域）外，保持有效区域内的电荷分布不变，二是像电荷的个数、位置、电荷量的大小和符号的确定应满足边界条件。在应用镜像法解题时，应注意一下几个问题： 当导体不接地时，导体面上存在正、负两种不同的感应电荷，且感应电荷的分布与原电荷的位置有关。 若在内、外半径分别为、的接地导体球壳外，距球心为处有一点电荷，这时场域边界是导体

25、球壳的外表面，镜像电荷应为；若点电荷位于接地导体球壳内（），则场域边界是导体球壳的内表面，镜像电荷应为。 若边界面不是单一的平面、球面或圆柱面，而是由它们复合成的边界，如两个相交的半无限大接地导体平面、在无限大的接地导体平面上凸起一个半球面等，对这种问题仅有一个像电荷不能满足边界条件。为了满足边界条件，不仅需要找出原电荷的镜像电荷，还需要找出镜像电荷的镜像，即多重镜像。对于相交为角的两接地导体平面，当且仅当时，才能用镜像法求解，其像电荷的个数为。 利用镜像法不仅可以求解场分布，也可以求出原电荷与感应电荷之间的相互作用能和原电荷受到的静电力。六教学组织 课堂讲授。七课后练习题或作业 第4章 习题

26、中的相应习题第15讲 教案一讲授内容第5章 时变电磁场5.1 法拉第电磁感应定律；5.2 位移电流二教学目标1、法拉第电磁感应定律的数学表示；2、位移电流假说。三教学要求1、掌握法拉第电磁感应定律的意义及微分积分形式；2、理解感生电场与位移电流的概念并会计算。 四教学重点与难点位移电流的引入及诠释。五教学方法与手段从法拉第电磁感应定律的微分与积分形式给其诠释；从位移电流与真实电流的区别，给出位移电流的诠释。六教学组织 课堂讲授并实例说明位移电流的重要性。七课后练习题或作业 第5章 习题中的相应习题第16讲 教案一讲授内容第5章 时变电磁场5.3 麦克斯韦方程组5.4 时变电磁场的边界条件二教学

27、目标1、麦克斯韦方程组的各种形式（限定与非限定，微分与积分）;2、时变电磁场的边界条件。三教学要求1、掌握麦克斯韦方程组的各种形式；2、掌握由麦克斯韦方程组，导出时变电磁场边界条件的方法。四教学重点与难点1、麦克斯韦方程组的物理意义；2、两种特殊边界的边界条件。五教学方法与手段麦克斯韦方程组是描述宏观电磁现象普遍规律的数学表达式，是电磁理论的核心和分析求解电磁场问题的基础，因此是教学中的重点。在教学过程中，应在已建立的静态场概念的基础上，把握住由于场源是时间的函数而引出的新概念和特定的物理现象。两个重要的新概念是：其一，随时间变化的磁场要产生电场。这一新概念是麦克斯韦把法拉第的实验研究结果推广

28、到任意回路后得到的。其二，随时间变化的电场要产生磁场。这是麦克斯韦提出位移电流的假说，修订了安培环路定律而得到的。六教学组织 课堂讲授并结合实例说明麦克斯韦方程组的应用。七课后练习题或作业 第5章 习题中的相应习题第17讲 教案一讲授内容第5章 时变电磁场5.5 坡印廷定理与坡印廷矢量；5.6 动态位与滞后位。二教学目标1、坡印廷定理是能量守恒定理；2、从限定形式的麦克斯韦方程组，导出波动方程；3、动态位所遵从的方程。三教学要求1、掌握坡印廷定理的物理意义，理解坡印廷矢量含义；2、掌握洛仑兹条件；3、了解达朗贝尔方程的解法。四教学重点与难点1、坡印廷定理与波动方程；2、达朗贝尔方程及其解法；3

29、、滞后位。五教学方法与手段1、坡印廷矢量：引入坡印廷矢量有助于分析电磁能的传输和转换。表明坡印廷矢量既是空间坐标的函数，又是时间的函数；的方向总是与该点处的、垂直，、三者构成右手螺旋关系；的方向表明该点电磁能量流动的方向，的值等于穿过与它垂直的单位面积上的电磁功率。因此，坡印廷矢量的空间分布形象地描绘出电磁能量流动的情况。2、时变场中的位函数：引入时变场的位函数是为了简化电磁场问题的计算，特别是对有源问题的计算。根据麦克斯韦方程组引入矢量位和标量位，利用位函数的不确定性，采用洛伦兹条件从而导出矢量位和标量位满足的达朗贝尔方程。3、从洛伦兹条件下导出的达朗贝尔方程：尽管电流和电荷是相互联系的，但

30、矢量位只决定于电流，标量位只决定于电荷，这对求解方程特别有利。只需解出矢量位，而无需解出标量位，就可得到待求的电场和磁场。六教学组织 课堂讲授并结合实例说明坡印廷定理的应用七课后练习题或作业 第5章 习题中的相应习题第18讲 教案一、讲授章节第5章 时变电磁场5.7 时谐电磁场；二、教学目标1、正弦场的复数表示；2、麦克斯韦方程的复数形式；3、复介电常数与复磁导率。三、教学要求1、掌握正弦场的复数表示；熟练掌握场矢量的瞬时值与复数的互换方法；2、理解并掌握麦克斯韦方程复数形式的物理意义；3、理解复介电常数与复磁导率的概念。四、教学重点与难点1、正弦场的复数表示；2、有耗媒质中麦克斯韦方程复数形

31、式。五、教学方法与手段启发式教学方法，利用多媒体教学手段。六、教学组织课堂讲授并结合多媒体进行教学。七、课后练习题或作业 第5章 习题中的相应习题第19讲 教案一、讲授章节第5章 时变电磁场5.7 时谐电磁场；二、教学目标1、亥姆霍兹方程；2、达朗贝尔方程的复数形式；3、坡印廷矢量的复数形式；4、坡印廷矢量的平均值。三、教学要求1、掌握非齐次的亥姆霍兹方程(达朗贝尔方程的复数形式）)和齐次的亥姆霍兹方程(亥姆霍兹方程)；2、会计算坡印廷矢量的平均值。四、教学重点与难点坡印廷矢量的平均值与计算方法五、教学方法与手段启发式教学方法。六、教学组织课堂讲授并结合多媒体进行教学七、课后练习题或作业 第5

32、章 习题中的相应习题第20讲 教案一、讲授内容第5章 时变电磁场5.8 电磁对偶性； 5.9 似稳电磁场。二、教学目标1、电磁对偶性；2、似稳电磁场的概念；3、缓变电磁场与导电媒质中的电磁场。三、教学要求1、理解电磁对偶性，掌握电磁对偶规则；2、了解似稳电磁场。四、教学重点与难点1、电磁对偶性与对偶规则；2、产生似稳场的条件。五、教学方法与手段启发式教学方法，利用多媒体教学手段。六、教学组织课堂讲授并结合多媒体进行教学。七、课后作业 第5章 习题中的相应习题。第21讲 教案一、讲授内容 第6章 平面电磁波6.1 理想介质中的均匀平面波二、教学目标1、电磁波的类型；2、波动方程的解；3、均匀平面

33、波的传播特性；4、电磁波谱。三、教学要求1、理解理想介质、理想导体与导电媒质的概念；2、掌握波动方程的解法；3、掌握均匀平面波的传播特性；4、理解电磁波谱的概念。四、教学重点与难点1、掌握波动方程的解法2、均匀平面波在无界理想介质中传播特性。五、教学方法与手段1、均匀平面波均匀平面波的波阵面（或等相位面、波前）为平面，且在波阵面上各点的场强都相等。也就是说，均匀平面波的电场和磁场除与时间有关外，仅与传播方向的空间坐标变量有关。均匀平面波是电磁波的一种最简单形式。实际应用的各种复杂形式的电磁波可以看成是由许多均匀平面波叠加的结果；远离波源的球面波，当所讨论的区域很小时，可近似地看成平面波。分析均

34、匀平面波这一特殊的电磁波形式，既可以使问题大大简化，又不妨碍对电磁波传播特性的认识，因此有着重要意义。均匀平面波在理想介质中传播时，其传播特性可归纳如下： 是一个横电波(TEM波)，电场和磁场都在垂直于传播方向的横向平面内。 电场和磁场相互垂直，且沿波的传播方向。 电场和磁场同相位。 波在传播过程中无衰减，波形不变化。波的相速只与媒质参数有关，与频率无关，是非色散波。2、波矢量波矢量的大小等于波数，方向则用波传播方向的单位矢量表示。这是描述电磁波传播特性的一个重要参数，它的大小直接表征电磁波的相位、相速、波长、衰减等参数，它的方向就是电磁波的传播方向。在理想介质中，波矢量为是一个实常矢量。它表

35、明波在传播过程中无衰减，波形无变化。3、波阻抗均匀平面波的电场与磁场的振幅之比称为波阻抗。它是表征电磁波特性的又一个重要参数，其大小和相位直接表征电场和磁场的相对大小和相位关系。对于理想介质，波阻抗为是一个仅与媒质参数有关的实数，表明电场和磁场同相位。应该指出，引入波阻抗便于讨论电磁波在分界面上的入射、反射和透射问题，特别是处理对多层媒质的垂直入射问题时，等效波阻抗的概念很有用。六、教学组织课堂讲授并结合多媒体进行教学七、课后作业 第6章 习题中的相应习题第22讲 教案一、讲授内容第6章 平面电磁波 6.2 损耗媒质中的均匀平面波二、教学目标1、损耗媒质中的均匀平面波场解；2、传播常数与波阻抗

36、；3、良导电媒质中的平面波；4、电磁波的色散与波速。三、教学要求1、掌握损耗媒质中的均匀平面波场解2、理解传播常数与波阻抗的概念；3、理解色散与波速的概念。四、教学重点与难点1、损耗媒质中的均匀平面波场解2、传播常数与波阻抗。五、教学方法与手段 1. 均匀平面波均匀平面波在损耗媒质中传播时，其传播特性可归纳如下： 是一个横电波（TEM波），和都在垂直于传播方向的横向平面内。，且沿波矢量方向。与不同相位。 波在传播过程中有衰减，波形要发生变化。波的相速不仅与媒质参数有关，还与频率有关，是色散波。2. 波矢量波矢量的大小等于波数，方向则用波传播方向的单位矢量表示。这是描述电磁波传播特性的一个重要参

37、数，它的大小直接表征电磁波的相位、相速、波长、衰减等参数，它的方向就是电磁波的传播方向。在有损耗媒质中，波矢量为是一个复矢量。它表明波在传播过程中有衰减，波形要发生变化。3. 波阻抗均匀平面波的电场与磁场的振幅之比称为波阻抗。它是表征电磁波特性的又一个重要参数，其大小和相位直接表征电场和磁场的相对大小和相位关系。对于有损耗媒质，波阻抗为是一个不仅与媒质参数有关，还与频率有关的复数，表明磁场的相位落后电场一个相位角。应该指出，引入波阻抗便于讨论电磁波在分界面上的入射、反射和透射问题，特别是处理对多层媒质的垂直入射问题时，等效波阻抗的概念很有用。六、教学组织课堂讲授并结合多媒体进行教学。七、课后作

38、业 第6章 习题中的相应习题。第23讲 教案一、讲授章节第6章 平面电磁波 6.3均匀平面波的极化 6.4 均匀平面波对平面界面的垂直入射二、教学目标1、均匀平面波的极化类型、合成与分解；2、均匀平面波对理想导体的垂直入射；3、均匀平面波对理想介质的垂直入射；三、教学要求1、掌握均匀平面波的极化；2、掌握均匀平面波对平面界面的垂直入射。四、教学重点与难点1、均匀平面波的极化2、均匀平面波对平面界面的垂直入射。五、教学方法与手段电磁波的入射、反射和透射，涉及不同媒质的分界面。简单的均匀平面波经反射后，将会出现波的叠加，形成驻波、混合波、表面波等，引入了许多新概念，是教学中的难点。六、教学组织课堂

39、讲授并借助多媒体形象、生动的特点理解基本概念。七、课后作业 第6章 习题中的相应习题第24讲 教案一、讲授章节第6章 平面电磁波 6.5 均匀平面波对平面界面的斜入射二、教学目标1、沿任意方向传播的平面波表示；2、均匀平面波对理想导体的斜入射；3、均匀平面波对理想介质的斜入射；4、全反射。三、教学要求1、掌握均匀平面波对平面界面的斜入射。2、理解全反射及发生条件。四、教学重点与难点 均匀平面波对平面界面的斜入射、全反射及发生条件。五、教学方法与手段电磁波的入射、反射和透射，涉及不同媒质的分界面。简单的均匀平面波经反射后，将会出现波的叠加，形成驻波、混合波、表面波等，引入了许多新概念，是教学中的

40、难点，特别是斜入射问题。对分界面的斜入射问题，要紧紧抓住波沿任意方向传播时的场景表示式以及正确应用边界条件，讲清楚分析方法。平面电磁波斜入射到理想导体表面上会发生全反射。在一定条件下，平面电磁波斜入射到理想介质表面时会发生全反射。这种全反射现象有重要意义和实用价值，例如光纤通信。当平面波从稠密媒质(介电常数相对较大的介质)入射到稀疏媒质（介电常数相对较小的介质），且入射角等于或大于临界角时，就会发生全发射现象。当时，无论入射波是平行极化还是垂直极化，反射系数的模都等于1，表明发生了全反射，只是反射系数的幅角不相等，即。应该指出，当发生全反射时，仍有透射波存在，但它已不是通常意义上的透射波，而是

41、只存在于分界面的第二种介质一侧的薄层内、沿分界面方向传播的所谓表面波。这一结果说明在一定条件下，介质分界面也有引导电磁波的可能性。六、教学组织课堂讲授并借助多媒体形象、生动的特点理解基本概念。七、课后作业 第6章 习题中的相应习题第25讲 教案一、讲授内容第7章 导行电磁波7.1 电磁波沿均匀波导系统传播的一般解二、教学目标1、横向场分量与纵向场分量之间的关系；2、电磁波沿均匀波导系统传播的一般解。三、教学要求1、掌握横向场分量与纵向场分量之间关系的建立方法；2、掌握电磁波沿均匀波导系统传播的分类方法。3、理解电磁波在波导中传播条件。四、教学重点与难点1、横向场分量与纵向场分量之间关系的建立方

42、法。2、电磁波沿均匀波导系统传播的类型。3、电磁波在波导中传播条件。五、教学方法与手段由均匀波导系统的假设，根据麦克斯韦方程可将波导中的横向场分量用纵向场分量表示，而纵向场分量和满足的标量波动方程。只有当传播常数为纯虚数时，该电磁波才能在波导中传播，否则电磁波将在波导中很快衰减。根据电磁波在传播方向上有没有电场与磁场分量可将电磁波分为横电磁波（TEM波）、横磁波（TM波）与横电波（TM波）。六、教学组织课堂讲授并借助多媒体形象、生动的特点理解基本概念。七、课后作业 第7章 习题中的相应习题第26讲 教案一、讲授内容第7章 导行电磁波7.2 矩形波导二、教学目标1、矩形波导中的场分量表达式；2、

43、电磁波沿矩形波导传播的特性；3、矩形波导中的主模。三、教学要求1、掌握由分离变量法求学矩形波导的场量表达式；2、掌握电磁波沿矩形波导传播的特性；3、理解主模与单模传播的概念。四、教学重点与难点1、由分离变量法求学矩形波导的场量表达式；2、电磁波沿矩形波导传播的特性。3、矩形波导中的主模、电磁场与电流分布。五、教学方法与手段由矩形波导的假设，求TM波与TE波的场分量表达式及分离变量法求解波模式。六、教学组织课堂讲授与多媒体教学相结合。七、课后作业 第7章 习题中的相应习题第27讲 教案一、讲授内容第7章 导行电磁波7.3 圆波导二、教学目标1、横向场分量与纵向场分量之间关系的建立方法；2、圆波导的场量表达式；3、电磁波沿圆波导传播的特性；4、圆波导中的