COLLEGE OF AUTOMATION , HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY

电磁场

课程内容

引 言 电磁场的数学物理基础 静态电磁场I：静电场 静态电磁场II：恒定电流的电场和磁场 动态电磁场I：基本理论与准静态电磁场 动态电磁场II：电磁辐射与电磁波

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学时、学分及教材

• 时间：9周

• 学生：75人（20090413,20090414）

• 学时数：32学时

• 学分：2学分

• 教材

– 《工程电磁场原理》，倪光正等，高等教育出版社 • 考核方式：期末考核+平时成绩

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大纲

• 参考本课程的教学大纲 • 课前预习 • 课后复习 • 先修课程：高等数学、数理方程与矢 量场论、复变函数、常微分方程、大 学物理 • 安排课件、演示实验、看有关录像、 写大型作业

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引言

	重点内容	电磁场的应用
教 学 内 容	主要知识点	场的描述 电磁场工程 课程体系及学习方法
	重点和难点	场的描述
	作业	了解电磁场的理论体系
备注

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引 言

1. 什么是场？

●物理上描述： “ 在遍及一个被界定的或无限 扩展的空间内，存在着某种必须予以重视、研究 的效应 ” 。 例如，温度场 T (x,y,z,t)、重力场 F (x,y,z,t)，以及电场 E (x,y,z,t)、磁场 B (x,y,z,t)等对应于相应物理效应客观存在的物 理场；

●数学意义上的描述： “ 给定区域内各点数值 的集合，并由此规定了该区域内某一特定量的特 性 ” 。

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引 言

2电磁场的发展历程 雷电试验：美国，富兰克林 库仑定律：法国，库仑 伏打电池：意大利，伏打 电流对磁针的作用：丹麦，奥斯特 安培定律：法国，安培 欧姆定律：德国，欧姆 电磁感应定律：英国，法拉弟 焦耳定律：英国，焦耳 麦克斯韦方程：英国，麦克斯韦 电磁波试验：德国，赫兹

E = - B
t
H = J + D
t

D =

B = 0

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引 言

3. 本课程的理论体系 —— 宏观电磁理论 1865年英国物理学家麦克斯韦(J.C.Maxwell)建立的著名的麦克斯韦 电磁场方程组是宏观电磁理论体系的基础。 宏观电磁理论所涉及的电磁现象和过程的基本特征是： ● 场域(即场空间)中媒质是静止的，或其运动速度远小于光速； ● 场域作为点集，点的尺寸远大于原子间的距离。 本课程所讨论的任一场点，即意味着大量分子的集合 场域中的 媒质被看作为“连续媒质” 该场点处的电磁性能归结为对应的宏观统 计平均效应的表征，即通过宏观等效的物性连续参数(如电导率 、磁导 率 和介电常数 )予以描述。

因而，宏观电磁理论也被称为“连续媒质电动力学”，但决不等同于 “量子电动力学”或“相对论电动力学”，后者已分别延拓到微观粒子或高 速运动体系中电磁现象和过程的研究领域。

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引 言

4、学习方法

电磁场理论体系完整、简练，内涵丰富、概念性强，且较抽象。同 时，应用数学知识与工具较多，涉及知识面宽，故更需要注意科学的学 习方法

1） 深入理解，建立正确的物理概念，并熟练运用必须的数学知识和工 具

●实践证明，正确理解物理概念是学习中困难的主要方面，故需抓 住此主要矛盾，通过深入钻研，使之得以缓解。

●本课程学习将遵循数学建模、分析的主线索展开，因此，除微积 分基础知识外，矢量分析与场论、数理方程(偏微分方程)与特殊函数等 数学知识和工具都应成为定性乃至定量分析电磁场问题所必备的知识基 础。

2）掌握常用分析、计算的方法

●通过例题、习题等环节不断提高逻辑思维、分析与解题能力，这 也是理论联系实际、通过实践能动地理解和深化概念的过程。

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引 言

3）逐步建立工程分析的观点

●本课程终极目的在于培养学生分析和解决工程电磁场问题的基本 能力。

4）正确的学习态度和方法

●刻苦钻研，独立思考；

●科学的 方法论：运用演绎法 ( 由一般到特殊 )、 类比法和归纳法 等，以努力 提高 学习效率和 改 善学习效果；

●科学地安排、计划学习时间；

●及时做好课程的预、复习。

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