電磁場(chǎng)與電磁波（ElectromagneticFieldandWave）課程基本信息課程編號(hào)：04021569課程總學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8學(xué)時(shí)課程性質(zhì)：選修課程屬性:基礎(chǔ)類開(kāi)設(shè)學(xué)期：第4學(xué)期適用專業(yè)：電子信息工程對(duì)先修的要求：高等數(shù)學(xué)，物理學(xué)對(duì)后續(xù)的支撐：高頻線路，單片機(jī)原理等一、課程的教學(xué)理念、性質(zhì)、目標(biāo)和任務(wù)本課程是高等學(xué)校電子信息工程類各專業(yè)本科生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，是學(xué)生設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)和電子類器件的基礎(chǔ)理論。學(xué)習(xí)目標(biāo)是為嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)提供理論和技術(shù)支撐，解決電磁兼容和干擾問(wèn)題，提高系統(tǒng)的可靠性。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉電磁場(chǎng)與電磁波的基本理論，掌握其規(guī)律，對(duì)一些基本的電磁場(chǎng)與電磁波問(wèn)題能進(jìn)行定性分析和定量計(jì)算。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生也應(yīng)掌握宏觀電磁場(chǎng)的基本屬性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，掌握宏觀電磁場(chǎng)的基本求解方法，了解宏觀電磁場(chǎng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域及其原理，訓(xùn)練分析問(wèn)題、歸納問(wèn)題的科學(xué)方法，培養(yǎng)用數(shù)學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。本課程中有大量的公式推導(dǎo)，對(duì)高等數(shù)學(xué)的微積分和多重積分有較高要求，因此應(yīng)重視學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。梳理本書(shū)內(nèi)容，把常用的數(shù)學(xué)公式和計(jì)算羅列出來(lái)，讓學(xué)生課下重點(diǎn)練習(xí)。二、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐序號(hào)課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求1理解并掌握電磁場(chǎng)與電磁波的基本概念和方法，并具有將其運(yùn)用到電子信息工程專業(yè)領(lǐng)域的能力。指標(biāo)點(diǎn)1.21.工程知識(shí)2能夠在安全、法律、環(huán)境等現(xiàn)實(shí)約束條件下，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度對(duì)微波、天線、電磁兼容等設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行評(píng)價(jià)。指標(biāo)點(diǎn)7.27.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展三、教學(xué)內(nèi)容及進(jìn)度安排（一）理論教學(xué)序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)1第一部分矢量分析：正交坐標(biāo)系；標(biāo)量場(chǎng)的等值面及等值面方程，標(biāo)量場(chǎng)的梯度；矢量線的微分方程；矢量場(chǎng)的不變特性，矢量線的特性；矢量場(chǎng)的散度和旋度；哈密頓算子▽和拉普拉斯算子▽2，格林定理；高斯散度公式和斯托克斯公式；兩個(gè)零恒等式；無(wú)旋場(chǎng)與無(wú)散場(chǎng)；亥姆霍茲定理。重點(diǎn)：掌握標(biāo)量場(chǎng)的梯度、矢量場(chǎng)的散度、旋度的概念和運(yùn)算，及其對(duì)場(chǎng)的性質(zhì)的描述。難點(diǎn)：建立微分形式的場(chǎng)方程。掌握標(biāo)量場(chǎng)的等值面及等值面方程，標(biāo)量場(chǎng)的梯度；矢量線的微分方程，矢量場(chǎng)的散度和旋度；哈密頓算子▽和拉普拉斯算子▽2；高斯散度公式和斯托克斯公式，兩個(gè)零恒等式；亥姆霍茲定理。理解圓柱坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系；方向?qū)?shù)、通量、環(huán)量；無(wú)旋場(chǎng)與無(wú)散場(chǎng)；格林定理。了解矢量場(chǎng)的不變特性，矢量線的特性。8采用啟發(fā)式教學(xué)、鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。貫徹少而精的原則，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練。目標(biāo)12第二部分電磁場(chǎng)的基本規(guī)律：宏觀電荷和電流是產(chǎn)生電磁場(chǎng)的場(chǎng)源；電荷守恒定律和全電流連續(xù)性原理是宏觀電磁現(xiàn)象必須遵循的基本定律；電場(chǎng)強(qiáng)度庫(kù)侖定律；安培力定律磁感應(yīng)強(qiáng)度；靜止自由空間電磁場(chǎng)基本方程的積分形式和微分形式；傳導(dǎo)、極化、磁化；靜止介質(zhì)中電磁場(chǎng)基本方程的積分形式和微分形式；法拉第電磁感應(yīng)定律、位移電流；麥克斯韋方程；根據(jù)電磁場(chǎng)基本方程的微分形式，導(dǎo)出電磁場(chǎng)在兩種不同介質(zhì)分界面的邊界條件。重點(diǎn)：總結(jié)歸納電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本方程，并討論物質(zhì)對(duì)電磁場(chǎng)的三種響應(yīng)——傳導(dǎo)、極化和磁化，麥克斯韋方程以及電磁場(chǎng)在不同介質(zhì)分界面的邊界條件。難點(diǎn)：電磁場(chǎng)在不同介質(zhì)分界面的邊界條件的確定。掌握電荷守恒定律和全電流連續(xù)性原理是宏觀電磁現(xiàn)象必須遵循的基本定律；電場(chǎng)強(qiáng)度庫(kù)侖定律；安培力定律磁感應(yīng)強(qiáng)度；傳導(dǎo)、極化、磁化；法拉第電磁感應(yīng)定律、位移電流；麥克斯韋方程；電磁場(chǎng)在兩種不同介質(zhì)分界面的邊界條件。理解宏觀電荷和電流是產(chǎn)生電磁場(chǎng)的場(chǎng)源；靜止自由空間電磁場(chǎng)基本方程的積分形式和微分形式；傳導(dǎo)、極化、磁化；靜止介質(zhì)中電磁場(chǎng)基本方程的積分形式和微分形式；根據(jù)電磁場(chǎng)基本方程的微分形式，導(dǎo)出電磁場(chǎng)在兩種不同介質(zhì)分界面的邊界條件。了解媒質(zhì)的特性。12強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用，但不拘泥于數(shù)學(xué)知識(shí)的推導(dǎo)中。本部分主要是把第一章的基本知識(shí)應(yīng)用到電磁場(chǎng)中去，屬于知識(shí)的遷移。采用的方法同第一章。目標(biāo)23求解邊值問(wèn)題的常用的方法和場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究；邊值問(wèn)題解答的唯一性；鏡象法計(jì)算簡(jiǎn)單的電場(chǎng)問(wèn)題；分離變量法和有限差分法。重點(diǎn)和難點(diǎn)：積分法，鏡像法，分離變量法。了解邊值問(wèn)題分類，有限差分法。理解唯一性定理。掌握積分法，鏡像法，分離變量法求解邊值。4講授目標(biāo)1實(shí)驗(yàn)教學(xué)序號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)要求課程目標(biāo)1靜電場(chǎng)仿真2（1）學(xué)習(xí)MATLAB的基本用法，了解MATLAB的目錄結(jié)構(gòu)和基本功能以及MATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)中的應(yīng)用。（2）點(diǎn)電荷靜電場(chǎng)仿真、電偶極子的電場(chǎng)分布仿真。建立靜電場(chǎng)中電場(chǎng)及電位空間分布的直觀概念。課程目標(biāo)12恒定電場(chǎng)仿真3高壓直流電線表面的電場(chǎng)分布仿真。建立恒定電場(chǎng)中電場(chǎng)及電位空間分布的直觀概念。課程目標(biāo)23恒定磁場(chǎng)仿真3圓環(huán)電流周圍引起的磁場(chǎng)分布仿真。建立恒定磁場(chǎng)中磁場(chǎng)空間分布的直觀概念。課程目標(biāo)2四、課程思政本部分主要是培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)持民族自信，發(fā)展我國(guó)電磁領(lǐng)域的新興技術(shù)。課程思政素材:序號(hào)立德樹(shù)人（德育）素材對(duì)應(yīng)章節(jié)教學(xué)方法1向科學(xué)大家學(xué)習(xí)全書(shū)從電磁學(xué)發(fā)展史出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神。在電磁理論的建立過(guò)程中，有很多偉大的科學(xué)家，他們的努力和堅(jiān)持推動(dòng)了科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展。著名電磁科學(xué)家的個(gè)人修養(yǎng)、道德品質(zhì)、科學(xué)精神是良好的德育素材。靈活搭建知識(shí)點(diǎn)和人文思政元素之間聯(lián)系的橋梁，挖掘科學(xué)家所擁有的巨大教育力量，用他們正確的思想啟迪學(xué)生，高尚的情操感染學(xué)生，優(yōu)良的行為引導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、堅(jiān)持不懈的科學(xué)精神。五、教材及參考資料1.選用教材：（1）理論課教材：電磁場(chǎng)與電磁波第二版.曹祥玉編著.西安電子科技大學(xué)出版社，2017年（2）實(shí)驗(yàn)課教材：電磁場(chǎng)與電磁波教學(xué)指導(dǎo).鄒鵬等編著.清華大學(xué)出版社2016年。2.參考書(shū)：（1）電磁場(chǎng)與電磁波第三版.楊儒貴編著.高等教育出版社，2019年（2）電磁場(chǎng)與電磁波第四版.謝處方繞克謹(jǐn)編著.高等教育出版社2006年（3）電磁場(chǎng)與電磁波第二版.楊洪欣等編著.清華大學(xué)出版社2016年3.推薦網(wǎng)站：（1）西安電子科技大學(xué)，/faculty/hmlu/jiaoxuedagang/index.html（2）廈門大學(xué)，網(wǎng)/mfmw/emfeplan.html六、教學(xué)條件軟件仿真需要計(jì)算機(jī)教室，安裝matlab軟件。課堂教學(xué)需要配備多媒體和安裝matlab軟件。七、課程考核、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定序號(hào)課程目標(biāo)（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)）考核內(nèi)容平時(shí)成績(jī)（40%）期末考試（60%）成績(jī)比例%課堂表現(xiàn)（10%）作業(yè)（20%）實(shí)驗(yàn)（10%）11.2電磁波基礎(chǔ)知識(shí)582203527.2電磁場(chǎng)復(fù)雜問(wèn)題求解51284065合計(jì)10201060100（1）作業(yè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)成績(jī)課程目標(biāo)優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）課程目標(biāo)1（8%）按時(shí)交作業(yè)，信號(hào)與系統(tǒng)概念理解正確，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)論述清晰，能正確電磁場(chǎng)的基本公式、概念，會(huì)利用電磁場(chǎng)基本理論建立工程模型并求解。按時(shí)交作業(yè)，信號(hào)與系統(tǒng)概念理解正確，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)論述比較清晰，能基本正確電磁場(chǎng)的基本公式、概念，基本會(huì)利用電磁場(chǎng)基本理論建立工程模型并求解。按時(shí)交作業(yè)，信號(hào)與系統(tǒng)概念理解基本正確，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)論述基本清晰，會(huì)使用電磁場(chǎng)的基本公式、概念，理解電磁場(chǎng)基本理論，初步建立基本工程模型并求解。按時(shí)交作業(yè)，信號(hào)與系統(tǒng)基本概念理解一般，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)論述一般，能初步理解電磁場(chǎng)的基本公式、概念，原則上會(huì)利用電磁場(chǎng)基本理論建立基本工程模型。不交或不按時(shí)交作業(yè)；有抄襲現(xiàn)象；或者基本概念不清晰；不能正確電磁場(chǎng)的基本公式、概念，了解利用電磁場(chǎng)基本理論建立基本工程模型。課程目標(biāo)2（12%）按時(shí)交作業(yè)，基本概念理解正確，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)論述清晰；能熟練使用電磁場(chǎng)理論分析、求解電磁場(chǎng)方程。按時(shí)交作業(yè)，基本概念理解正確，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)論述比較清晰；能較為熟練使用電磁場(chǎng)理論分析、求解電磁場(chǎng)方程。按時(shí)交作業(yè)，基本概念理解基本正確，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)論述基本清晰；基本能熟練使用電磁場(chǎng)理論分析、求解電磁場(chǎng)方程。按時(shí)交作業(yè)，基本概念理解一般，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)論述一般；基本會(huì)使用電磁場(chǎng)理論分析、求解電磁場(chǎng)方程。不交或不按時(shí)交作業(yè)；有抄襲現(xiàn)象；或者基本概念不清晰；相關(guān)知識(shí)點(diǎn)論述不清晰；不能使用電磁場(chǎng)理論分析、求解電磁場(chǎng)方程。每次作業(yè)按百分制評(píng)分，以所有作業(yè)的平均成績(jī)計(jì)入總成績(jī)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)成績(jī)課程目標(biāo)優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）課程目標(biāo)1（2%）按照要求完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，并按照相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行程序編寫(xiě)和調(diào)試，程序簡(jiǎn)潔明了，運(yùn)行結(jié)果及分析正確。按照要求完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，并按照相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行程序編寫(xiě)和調(diào)試，程序較為簡(jiǎn)潔，運(yùn)行結(jié)果及分析正確。按照要求完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，并基本按照相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行程序編寫(xiě)和調(diào)試，程序一般，運(yùn)行結(jié)果及分析基本正確?；景凑障嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行程序編寫(xiě)和調(diào)試，程序較為一般，運(yùn)行結(jié)果及分析基本正確。不按要求預(yù)習(xí)，不按要求進(jìn)行程序編寫(xiě)和調(diào)試；程序編寫(xiě)不正確，運(yùn)行結(jié)果及分析有誤。課程目標(biāo)2（8%）按照要求完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，并按照相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行程序編寫(xiě)和調(diào)試，程序正確簡(jiǎn)潔，運(yùn)行結(jié)果及分析正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)規(guī)范。按照要求完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，并按照相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行程序編寫(xiě)和調(diào)試，程序較為簡(jiǎn)潔，運(yùn)行結(jié)果及分析正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)較規(guī)范。按照要求完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，并基本按照相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行程序編寫(xiě)和調(diào)試，程序一般，運(yùn)行結(jié)果及分析基本正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)欠規(guī)范。基本按照相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行程序編寫(xiě)和調(diào)試，程序較為一般，運(yùn)行結(jié)果及分析基本正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)欠規(guī)范。不按要求預(yù)習(xí)，不按要求進(jìn)行程序編寫(xiě)和調(diào)試；程序編寫(xiě)不正確，運(yùn)行結(jié)果及分析有誤，無(wú)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（3）課堂表現(xiàn)與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核內(nèi)容評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)90-100分80-89分70-79分60-69分<60分課程目標(biāo)2（5%）考核學(xué)生課下預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、課堂回答問(wèn)題及討論參與情況。遵守課堂紀(jì)律，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%；或能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%遵守課堂紀(jì)律，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于80%；或能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于80%。遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于70%。遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于60%。遵守課堂紀(jì)律，但不能正常參與課堂教學(xué)活動(dòng)，不能回答老師提出的問(wèn)題。課程目標(biāo)2（5%）考核學(xué)生課下預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、課堂回答問(wèn)題及討論參與情況。遵守課堂紀(jì)律，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%；或能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%遵守課堂紀(jì)律，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于80%；或能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于80%。遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于70%。遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于60%。遵守課堂紀(jì)律，但不能正常參與課堂教學(xué)活動(dòng)，不能回答老師提出的問(wèn)題。（4）期末考核與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核內(nèi)容評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)90-100分80-89分70-79分60-69分<60分課程目標(biāo)1（20%）電磁場(chǎng)基本概念、定理和方程求解。掌握標(biāo)量場(chǎng)的等值面及等值面方程，標(biāo)量場(chǎng)的梯度；掌握矢量線的微分方程，矢量場(chǎng)的散度和旋度；熟練使用高斯散度公式和斯托克斯公式、兩個(gè)零恒等式和亥姆霍茲定理求解基本工程問(wèn)題，會(huì)求解電磁場(chǎng)的邊值問(wèn)題?；菊莆针姶艌?chǎng)梯度、散度和旋度基本概念；基本掌握矢量線的微分方程；基本熟練使用高斯散度公式和斯托克斯公式、兩個(gè)零恒等式和亥姆霍茲定理求解基本工程問(wèn)題，基本會(huì)求解電磁場(chǎng)的邊值問(wèn)題。理解電磁場(chǎng)梯度、散度和旋度基本概念；理解矢量線的微分方程；會(huì)使用高斯散度公式和斯托克斯公式、兩個(gè)零恒等式和亥姆霍茲定理求解基本工程問(wèn)題，理解電磁場(chǎng)的邊值問(wèn)題?；纠斫怆姶艌?chǎng)梯度、散度和旋度基本概念；基本會(huì)使用高斯散度公式和斯托克斯公式、兩個(gè)零恒等式和亥姆霍茲定理求解基本工程問(wèn)題，基本理解電磁場(chǎng)的邊值問(wèn)題。不理解電磁場(chǎng)梯度、散度和旋度基本概念；不會(huì)使用高斯散度公式和斯托克斯公式、兩個(gè)零恒等式和亥姆霍茲定理求解基本工程問(wèn)題，不會(huì)電磁場(chǎng)的邊值問(wèn)題。課程目標(biāo)2（40%）恒定電場(chǎng)、靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)的方程描述和求解。掌握電磁場(chǎng)的散度、旋度和極化等基本概念。掌握靜電場(chǎng)高斯通量定理、泊松方程和拉普拉斯方程求解。掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁化強(qiáng)度的定義及三者間關(guān)系和磁通連續(xù)性原理。基本掌握電磁場(chǎng)的散度、旋度和極化等基本概念?；菊莆侦o電場(chǎng)高斯通量定理、泊松方程和拉普拉斯方程求解。掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁化強(qiáng)度的定義及三者間關(guān)系和磁通連續(xù)性原理。理解電磁場(chǎng)的散度、旋度和極化等基本概念。掌握靜電場(chǎng)高斯通量定理、泊松方程和拉普拉斯方程求解。理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁化強(qiáng)度的定義及三者間關(guān)系和磁通