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电磁场与电磁波

课程编号：031314

课程中文名称：电磁场与电磁波

课程英文名称：ElectromagneticFieldsandElectromagneticWaves

开课学期：秋季

学分/学时：3/48

先修课程：电磁学、工程电磁场基础

建议后续课程：

适用专业/开课对象：信息类一年级硕士研究生

团队负责人：肖春燕责任教授：郭宏执笔人：肖春燕核准院长：

一、课程的性质、目的和任务

“电磁场与电磁波”课程在电类专业课程中占有重要地位。该课程所涉及内容是电类专业学

生应具备的知识结构的必要组成部分，电类专业课程的核心内容都是电磁现象在特定范围、特定

条件下的体现。近代科学技术的发展过程表明，电磁场与电磁波理论又是边缘科学、交叉科学的

孕育点，例如超导、电子对抗、电磁兼容、光纤通信、生物电磁学等。“电磁场与电磁波”课程是

在学习电磁场、工程电磁场理论基础等先修课程的前提下，为进一步提高对宏观电磁场与电磁波

的理论，针对一些电磁工程问题提供解决方法，提高对电磁场与电磁波问题进行定性分析和定量

计算的能力而开设的。通过“电磁场与电磁波”课程的学习，掌握时变电磁场理论，电磁场解析

求解方法，电磁场数值计算方法等，能够对电磁场与电磁波问题进行定性分析和定量计算，解决

一些电磁工程问题。

二、课程内容、基本要求及学时分配

课程主要包括电磁场的数值计算、时变电磁场的理论、时变电磁场的应用、带电粒子的电磁

场共四个部分，共9章。具体内容包括：电磁场有限差分法、电磁场有限元法、时变电磁场的初

边值问题及其唯一性定理、时谐电磁场的边值问题及其唯一性定理、时谐电磁场的矢量磁位及其

边值问题、半无限媒质中电流元的时谐电磁场、轴对称涡流问题的解析解、运动带电粒子的辐射

等。

第一章绪论（3学时）

§1.1课程性质

1

§1.2课程内容

§1.3课程目标和学习方法

§1.4课程要求和考核方法

§1.5电磁理论及其应用简介

基本内容概述：本章介绍《电磁场与电磁波》课程，内容包括电磁场理论及其应用的发展现

状和发展趋势、课程学习的目的和目标以及课程的特点和主要学习方法。

教学基本要求：了解电磁场理论及其应用的发展现状和发展趋势，明确课程学习的目的和目

标，掌握课程的特点和主要学习方法。

第一部分电磁场数值分析：21学时

第2章有限差分法（6学时）

§2.1有限差分法的基本原理（1学时）

§2.2二维场泊松方程的差分格式（3学时）

§2.3几种类型边界条件离散化的差分格式（1学时）

§2.4圆形域和轴对称场的计算（0.5学时）

§2.5时变场的有限差分法（0.5学时）

基本内容概述：本章介绍利用有限差分法计算电磁场的方法，内容包括：有限差分法的基本

原理；在正方形网格划分情况下，二维场和轴对称场的泊松方程和拉普拉斯方程的差分格式；几

种类型边界条件离散化的差分格式；时变场中的有限差分法；有限差分求解实例。

教学基本要求：掌握有限差分法的基本原理；掌握在正方形网格划分情况下，二维场和轴对

称场的泊松方程和拉普拉斯方程的差分格式，并能够运用此方法求解电磁场；了解几种类型边界

条件离散化的差分格式；了解时变场中的有限差分法。

第3章电磁场有限元方法（15学时）

§3.1有限元法的基本原理（2学时）

§3.2二维拉普拉斯方程有限元求解实例（5学时）

§3.3迦辽金有限元法（3学时）

§3.4等参元有限元法（3学时）

§3.5三维场中的有限元法（1学时）

§3.6电磁场求解实例（2学时）

基本内容概述：本章介绍有限元法分析电磁场的方法，内容包括：有限元法的基本原理；基

于变分原理的有限元法；伽辽金有限元法；等参元有限元法；二维场及轴对称电磁场的有限元法；