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电磁场课程教学大纲

一、课程基本信息

课程编号：201404107

课程中文名称：电磁场

课程英文名称：ElectromagneticField

课程性质：专业核心课程/专业选修课程

开课专业：自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术

开课学期：5

总学时：32

总学分：2

二、课程目标

目标1：掌握电磁场方面的基本概念、基本原理和分析方法，能够将其用于电气工程、

船舶电力系统、电气设备自动化、工业自动化、测控技术与仪器、探测制导与控制技术等相

关领域中，通过分析与计算等手段解决场的辐射、波的传播等复杂工程问题，对其中涉及的

一些基本电磁现象能够用场的观点进行解释和分析，以获得有效结论。（对应指标点1-3）

目标2：在电气工程、船舶电力系统、电气设备自动化、工业自动化、测控技术与仪器、

探测制导与控制技术等相关领域中，能正确理解和评价电磁场对社会生活和科学研究中的作

用和影响，培养环境保护和可持续发展意识，并通过文献研究熟悉电磁领域的国际发展趋势。

（对应指标点7-1）

电磁场是电磁物理概念和有关数学分析工具应用的有效结合，是培养大学生知识、能力

和素质的现实需要。通过电磁场的学习，使学生掌握电磁场的基本概念、原理和规律，具备

必要的分析、计算和实践技能，培养学生抽象思维能力及工程意识，具备应用电磁场分析与

解决相关领域中实际工程问题的能力；培养学生正确理解和评价电磁场在社会生活和科学研

究中环境、社会可持续发展等方面的作用和影响，熟悉电磁领域的国际发展趋势。

三、教学基本要求

1、通过学习电磁场的专业知识，能够对静态和动态电磁场的工程基础问题进行分析与

计算。掌握电磁场课程中应用到的矢量分析方法；掌握梯度、散度及旋度的定义、物理意义

及其计算公式；理解积分形式和微分形式的电磁场基本方程组，具备利用麦克斯韦方程组解

决实际电气工程、船舶电力系统、电气设备自动化及工业自动化、测控技术与仪器、探测制

导与控制技术等相关领域中工程电磁场问题的能力。掌握在直角坐标系下静电场问题的计算

方法，在分析工程电磁场问题中能写出对应的边值问题，并能正确应用边界条件，能定性地

描绘场的大致分布；掌握动态电磁场波动方程、电磁场边界条件与坡印廷定理；理解电磁场

能量的分布与传输，利用能量关系能计算电场力、磁场力；掌握平面电磁波在理想介质及导

电媒质中传播规律，对工程中一些基本电磁现象（如电磁检测、电磁兼容、生物电磁场、磁

悬浮、无线电传输、光学测量等）进行解释和分析，得出有效的结论。（对应目标1）

2、通过所学的专业知识，并通过文献研究，能够对电磁场在社会生活和科学研究中环

境、社会可持续发展等方面的作用、影响以及发展趋势进行分析。针对具体工程电磁场现象，

结合所学专业知识，分析电磁场在工程中的具体应用原理及电磁辐射对环境的影响，并通过

文献研究了解国内外发展趋势。（对应目标2）

四、教学内容与学时分配

1绪论（1学时）

1.1场的描述

1.2电磁场现象

2矢量分析与场论（5学时）（5号宋体）

2.1矢量代数

2.2标量场的方向导数与梯度

2.3矢量场的通量与散度、散度定理

2.4矢量场的环量与旋度、斯托克斯定理

2.5亥姆霍兹定理

2.6曲面坐标系

3静电场分析（6学时）

3.1静电场的基本方程

3.2电位函数、泊松方程、拉普拉斯方程

3.3电解质的极化与极化强度

3.4介质中的高斯定律与边界条件

3.5静态场边值问题

3.6电场能量与能量密度

4恒定电场和恒定磁场（8学时）

4.1恒定电场的基本方程

4.2恒定电场不同媒质分界面上的边界条件

4.3恒定磁场的基本方程

4.4矢量磁位和磁偶极子

4.5毕奥—萨法尔定律和安培环路定律

4.6恒定磁场不同媒质分界面上的边界条件

4.7电感的定义与计算

4.8磁场能量的计算

5时变电磁场（6学时）

5.1时谐电磁场的复数表示

5.2时变电磁场的边界条件

5.3坡印廷定理和坡印廷矢量

5.4动态标量位与矢量位、波动方程

5.5电磁能量传输和似稳场