电磁场理论课电子教案

注：表中（）选项请打“√”。《电磁场理论》教案【首页】课程名称电磁场理论授课专业信息科学与技术人才培养基地班年级2005课程编号2043050修课人数30课程类型必修课校级公共课（）；基础或专业基础课（√）；专业课（）选修课限选课（）；任选课（）授课方式课堂讲授（√）；实践课（）考核方式考试（√）；考查（）课程教学总学时数72学时学分数4学分学时分配课堂讲授72学时；实践课学时教材名称电磁场与电磁波作者许福永,赵克玉出版社及出版时间科学出版社2006年指定参考书电磁场与微波技术EngineeringElectromagnetics工程电磁场（英文版·原书第6版）电磁场与电磁波(第3版)电磁场理论基础电磁场与电磁波理论基础作者陈孟尧,许福永,赵克玉编(美)威廉H.哈伊特(WilliamH.Hayt,Jr.)约翰A.比克(JohnA.Buck)著谢处方,饶克谨编赵家升,袁敬闳修订王蔷，李国定，龚克编陈乃云,魏东北,李一玫编出版社及出版时间高等教育出版社1989年McGrawHillEducation机械工业出版社2002年5月高等教育出版社1999年6月清华大学出版社2001年2月中国铁道出版社2001年8月授课教师梅中磊职称副教授系电子信息科学与技术系授课时间2007年9月3日至2007年1月日注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页1教案【理、工科】周次第1周，第1次课备注章节名称绪论；第一章矢量分析§1.1矢量的代数运算；§1.2标量场的梯度、矢量场的散度与旋度；§1.3矢量积分定理授课方式理论课（√）；实验课（）；实习（）教学时数2学时教学目的及要求了解电磁理论的发展简史及其启示、《电磁场理论》课程的主要内容及其学习方法、教学及考核方法；要求熟练掌握矢量的代数运算、直角坐标系中标量场的梯度与拉普拉辛、矢量场的散度与旋度；理解矢量场的通量与环量以及三个常用矢量积分定理和亥姆霍兹定理。教学内容提要时间分配绪论：电磁理论发展简史与启示；《电磁场理论》课程的教学和考核改革，电磁场理论的主要内容及学习方法。§1.1矢量的代数运算1、矢量的加减、单位矢量和数乘2、标量积与矢量积3、矢量的混合积§1.2标量场的梯度、矢量场的散度与旋度1、标量场的梯度2、矢量场的散度3、矢量场的旋度4、标量场的拉普拉辛§1.3矢量积分定理1、高斯散度定理2、斯托克斯定理3、格林定理4、亥姆霍兹定理绪论35分钟；§1.1用10分钟；§1.2和§1.3各半学时。注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页2教学重点与难点绪论：电磁理论发展简史与启示，电磁场理论的主要内容及学习方法，教学与考核改革。要点：电磁理论的发展简史与启示；《电磁场理论》课程的教学和学习方法；教学和考核方法实施教学互动、学懂会用、考核公开，以便达到轻松学习、增加知识、提高能力之目的。§1.1矢量的代数运算重点：距离矢量、点积、叉积，两个重要公式，即31RRR、KrK)(§1.2标量场的梯度、矢量场的散度与旋度重点：梯度、散度与旋度意义及坐标表达式。难点：梯度、散度与旋度的几何与物理意义。§1.3矢量积分定理重点：高斯散度定理、斯托克斯定理、格林定理三个常用积分定理的物理意义和恒等式算子以及亥姆霍兹定理的意义。讨论、练习、作业播放本课程的相关视频资料；讨论：引导同学们回忆已经学习过的矢量的相关知识；从而引入未学习的内容。作业：1.11.5；教学手段多媒体教学参考资料《电磁场与电磁波(第3版)》，第一章矢量分析《电磁场理论基础》，第一章矢量分析《电磁场与电磁波理论基础》，第一章矢量分析场论初步《工程电磁场EngineeringElectromagnetics》，Chapter1VectorAnalysis注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页3教案【理、工科】周次第1周，第2次课备注章节名称第一章矢量分析§1.4三种常用坐标系；§1.5广义正交曲线坐标系；授课方式理论课（√）；实验课（）；实习（）教学时数2学时教学目的及要求掌握单位圆法和常用坐标系中梯度、散度、旋度及拉普拉辛的运算；广义正交曲线坐标系中梯度、散度、旋度及拉普拉辛的表达式。教学内容提要时间分配§1.4三种常用坐标系1、坐标变量和基本单位矢量2、坐标变量之间的关系3、基本单位矢量之间的关系——单位圆法4、不同坐标系之间矢量的转换§1.5广义正交曲线坐标系1、广义正交曲线坐标系中的线元矢量和拉梅系数2、广义正交曲线坐标系中的梯度、散度和旋度及拉普拉辛的表达式3、三种常用坐标系中的梯度、散度、旋度及拉普拉辛的表达式§1.4用1学时；§1.5用1学时。注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页4教学重点与难点§1.4三种常用坐标系重点：基矢转换的单位圆法，常用坐标系之间矢量的转换§1.5广义正交曲线坐标系重点：三种常用坐标系的拉梅系数，广义坐标系中的4个公式，即梯度、散度与旋度及拉普拉辛的表示式讨论、练习、作业介绍目前科研领域的热点“隐形衣”及其基础知识：光学变换，及其与坐标系之间的关系，调动同学的积极性。作业：1.61.13教学手段多媒体教学参考资料《电磁场理论基础》，第一章矢量分析《电磁场与电磁波理论基础》，第一章矢量分析场论初步《工程电磁场EngineeringElectromagnetics》，Chapter1VectorAnalysis注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页5教案【理、工科】周次第2周，第1次课备注章节名称第二章静电场§2.1库仑定律和电场强度；§2.2高斯定理授课方式理论课（√）；实验课（）；实习（）教学时数2学时教学目的及要求要求熟练掌握电场力即库仑力、点电荷的场强及其物理图象、场的叠加原理、计算电场强度的库仑场强法和高斯定理法，以及解题的“三先原则”，即先选择合适的坐标系、先定性分析后定量计算、先小后大原则。教学内容提要时间分配§2.1库仑定律和电场强度1、库仑定律2、电场强度3、场的叠加原理和库仑场强法4、电力线例2.1、例2.2§2.2高斯定理1、电场强度通量──E通量2、高斯定理例2.3§2.1用1学时10分钟；§2.2用35分钟。注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页6教学重点与难点§2.1库仑定律和电场强度重点：库仑定律，库仑场强公式，叠加原理，解题的“三先原则”，即先选择合适的坐标系、先定性分析后定量计算、先小后大原则，例2.1、例2.2演示：点电荷的蒲公英种子球场§2.2高斯定理重点：高斯定理的应用和高斯面，例2.3难点：叠加原理的分别和独立作用原则；不同场源的电场的合成疑点：计算结果要用同一坐标系表达及应用讨论、练习、作业讨论：如何用Matlab等来绘制电力线？作业：2.12.42.7教学手段多媒体教学参考资料《电磁场与电磁波(第3版)》，第二章电磁场中的基本物理量和基本实验定律《电磁场理论基础》，第二章静电场《电磁场与电磁波理论基础》，第二章静电场《工程电磁场EngineeringElectromagnetics》，Chapter2Coulomb’sLawandElectricFieldIntensity;Chapter3ElectricFluxDensity,Gauss’Law,andDivergence注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页7教案【理、工科】周次第2周，第2次课备注章节名称第二章静电场§2.2高斯定理；§2.3静电势授课方式理论课（√）；实验课（）；实习（）教学时数2学时教学目的及要求熟练掌握静电势及其物理意义；掌握静电场的基本方程及其意义、计算电场的电势法及一维电势的泊松方程的直接积分法。教学内容提要时间分配§2.2高斯定理3、静电场的无旋性4、真空中静电场的基本方程§2.3静电势1、静电势2、计算电场的电势法3、等势面4、电势的微分方程例2.4§2.2用半学时；§2.3用1个半学时。注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页8教学重点与难点§2.2高斯定理重点：场的无旋性的几何和物理意义，静电场的基本方程及其意义§2.3静电势重点：静电势及其计算，等势面，电势的泊松方程是场的基本方程，例2.4：直线电荷的电势和毛刷子场，电势的微分方程，求解静电场的4种方法，即库仑场强法、高斯定理法、电势法、一维电势的泊松方程的直接积分法难点：一维问题的电势的泊松方程的直接积分法演示：均匀直线电荷的毛刷子场讨论、练习、作业讨论：如何用Matlab等来绘制等势面？作业：2.92.112.14教学手段多媒体教学参考资料《电磁场与电磁波(第3版)》，第三章静电场分析《电磁场理论基础》，第二章静电场《电磁场与电磁波理论基础》，第二章静电场《工程电磁场EngineeringElectromagnetics》，Chapter4EnergyandPotential注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页9教案【理、工科】周次第3周，第1次课备注章节名称第二章静电场§2.4电偶极子；§2.5电介质的极化和电位移矢量授课方式理论课（√）；实验课（）；实习（）教学时数2学时教学目的及要求掌握介质中的电极化强度、高斯定理及介质中的静电场的基本方程；理解电介质中及其表面上的束缚电荷及其分布；了解电偶极子的电场及外电场对电偶极子的作用和电介质的极化。教学内容提要时间分配§2.4电偶极子1、电偶极子的电场2、均匀外电场对电偶极子的作用§2.5电介质的极化和电位移矢量1、电介质的极化和电极化强度2、束缚电荷3、电位移矢量和介质中的高斯定理4、介质中静电场的基本方程例2.5、例2.6§2.4用35分钟；§2.5用1个学时10分钟。注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页10教学重点与难点§2.4电偶极子重点：电偶极子的电场，电偶极子在均匀电场中所受的力矩§2.5电介质的极化和电位移矢量重点：电极化强度，介质中的高斯定理、辅助计算量──电位移矢量、介质中电场的基本方程，介质的极化规律，例2.5，例2.6难点：束缚电荷密度及其面密度的求法疑点：D线和E线的区别讨论、练习、作业介绍科研热点：“左手材料”如何实现负的介电常数？作业：2.152.192.20教学手段多媒体教学参考资料《电磁场与电磁波(第3版)》，第三章静电场分析《电磁场理论基础》，第二章静电场《电磁场与电磁波理论基础》，第二章静电场《工程电磁场EngineeringElectromagnetics》，Chapter5Conductors,Dielectrics,andCapacitance注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页11教案【理、工科】周次第3周，第2次课备注章节名称第二章静电场§2.6静电场的边界条件；§2.7电容授课方式理论课（√）；实验课（）；实习（）教学时数2学时教学目的及要求要求掌握静电场的边界条件和计算电场的试探法，电容及其计算方法；理解静电场中导体的性质。教学内容提要时间分配§2.6静电场的边界条件1、两种媒质间静电场的边界条件2、两种介质间静电场的边界条件3、介质与导体间静电场的边界条件例2.7、例2.8§2.7电容1、静电场中的导体2、孤立导体与双导体的电容3、多导体系统的部分电容4、多导体系统中两导体间的总电容例2.10：用部分电容法计算两导体间的电容§2.6用1学时；§2.7用1学时。注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。第页12教学重点与难点§2.6静电场的边界条件重点：不同媒质间静电场边界条件的三种表达式，即积分式、微分式、电势式难点：利用电场的边界条件求解电场的正向问题(由源分布求场分布)和反向问题(由场分布求源分布)，例2.8：试探法疑点：直接积分法中积分常数的