电磁场理论-兰州大学物理学院.doc

电磁场理论课程教学大纲
一、课程说明
(一)课程名称、所属专业、课程性质、学分;
课程名称:电磁场理论
所属专业:微电子科学与工程
课程性质:专业基础课
学分:4
(二)课程简介、目标与任务;
电磁场理论是宏观电磁现象的经典理论,是研究电磁场的基本属性、运动规律以及它与带电物质之间相互作用的一门重要基础理论课。电磁场理论是解决一切信息处理的物质基础。课程目标与任务:掌握静电场、恒磁场以及时变电磁场的基本理论,理解麦克斯韦方程组的来源以及电磁统一,会利用基本的电磁理论分析一些具体的工程问题,如电磁波传播、天线、微波等。
(三)先修课程要求,与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接;
先修课程:高等数学、数学物理方法、电磁学
关系:其中高等数学和数学物理方法是电磁场理论的数学基础,电磁学是电磁场理论的物理基础,电磁场理论在电磁学的基础上系统阐述电磁场的基本理论,并进一步阐述电磁场理论在解决实际问题方面的应用。
(四)教材与主要参考书。
选用教材:William ,Jr.,John A. Buck编,赵彦珍等译,工程电磁场,西安交通大学出版社(第版)。
主要参考书:
1.《电动力学》,汪映海编著,兰州大学出版社,1995年
2.《电磁场理论基础》(第二版),陈重,崔正勤,胡冰编著,北京理工大学出版社,2010年
3.《工程电磁场导论》,冯慈章、马西奎编著,高等教育出版社,2000年
4.《电磁场与电磁波》,李书芳、李莉、张阳安、高泽华编著,科学出版社,2004年
二、课程内容与安排
第一章数学准备知识
第一节标量和矢量
第二节矢量代数
第三节直角坐标系
第四节矢量分量和单位矢量
第五节矢量场
第六节点乘和叉乘
第七节其他坐标系:圆柱坐标系、球坐标系
第二章库仑定律和电场强度
第一节库仑定律
第二节电场强度
第三节连续分布体电荷的电场
第四节线电荷的电场
第五节面电荷的电场
第六节电力线和电场分布图
第三章电通量密度、高斯定律和散度
第一节电通量密度
第二节高斯定律
第三节高斯定律的应用:一些对称电荷的电场
第四节高斯定律的应用:体积元电荷的电场
第五节散度和麦克斯韦第一方程
第六节矢量算子和散度定理
第四章能量和电位
第一节点电荷在电场中运动时消耗的能量
第二节线积分
第三节电位差和电位的定义
第四节点电荷的电位
第五节点电荷系统的单位:保守性
第六节电位梯度
第七节电偶极子
第八节静电场中的能量密度
第五章导体和电介质
第一节电流和电流密度
第二节电流连续性
第三节金属导体
第四节导体性质和边界条件
第五节镜像法
第六节半导体
第七节电介质材料的性质
第八节理想电介质的边界条件
第六章电容
第一节电容的定义
第二节平行板电容器
第三节几个电容例子
第四节两导体传输线的电容
第五节采用场分布图估算二维问题中的电容
第六节泊松方程和拉普拉斯方程
第七节拉普拉斯方程解的例子
第八节泊松方程解的例子:P-N结的电容
第七章恒定磁场
第一节毕奥-沙伐定律
第二节安培环路定律
第三节旋度
第四节斯托克斯定理
第五节磁通量和磁感应强度
第六节磁位和磁矢位
第七节恒定磁场定律的推导
第八章磁