电磁场
1000+ 人选课
更新日期:2025/06/26
开课时间2025/02/17 - 2025/06/15
课程周期17 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

 电磁现象是大自然最重要的现象之一,也是最早被科学家关心和研究的物理现象。高等学校工科电气、电子信息类专业主要课程的核心内容都是电磁现象在特定范围、条件下的体现,分析电磁现象的定性过程和定量方法是电气、电力和电机等应用学科的重要理论基础,是电气信息类本科学生必备的专业知识和技能,同时,电磁场理论也是一些交叉学科的生长点和新兴边缘学科的发展基础,该课程知识技能的掌握程度直接关系到所培养学生的基本素质。 

    爱因斯坦说:"自从牛顿奠定了理论物理学的基础以来,物理学的基础的最伟大变革,是由法拉第、麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的。"以麦克斯韦方程组为核心的电磁场理论是电工、电子和信息技术的理论基础,是对宏观电磁现象最本质的描述,是电气工程领域学习登堂入室的“钥匙”,是我们探索新领域新应用的基础。随着国家核心科技和军事技术的迅速发展,对电磁场理论分析和计算也提出了新的挑战,需要我们去分析和探索工程实际和交叉学科中新的电磁现象的变化规律。 

    《电磁场》是电气信息类专业的一门专业核心课程,面向电气工程及其自动化专业和控制科学与工程专业学生开设。 

    通过本课程的学习,在先修课程《高等数学》、《大学物理》、《工程数学(矢量分析与场论)》的基础上,能够利用微积分、矢量分析和场论等数学工具,对电磁场做深入分析,掌握电磁场的基本概念、基本规律及分析方法,包括麦克斯韦方程、静电场、稳恒电流场、恒定磁场、时变电磁场、准静态场和平面电磁波的理论与应用,能够建立起“场”的观点,能够对电气信息工程领域及日常生活中的电磁现象和过程进行初步分析,对一些简单电磁场问题进行定量计算,为后续专业课程的学习提供理论和技术支撑,为电气工程、电子和信息技术的发展奠定坚实的理论基础。 

    本课程需要提前对课本知识与概念进行预习,先学习课本上相关理论,再看视频,然后通过章节测试题,小组讨论,观看仿真演示,掌握电磁场的基本理论和计算分析方法。

课程大纲
电磁场的物理基础
第一节电荷密度与电流密度
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1.1电磁场的源之电荷与电荷密度
1.2电磁场的源之电流荷密度
第二节 电场强度与电位移矢量
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1.3库伦定律与电场强度
1.4极化与电位移
第三节 磁感应强度与磁场强度
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1.5安培定律与磁场
1.6磁化与磁场强度
第四节 电磁场基本方程组
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1.7法拉第电磁感应定律
1.8全电流定律
1.9麦克斯韦方程
静电场
第一节 基本方程及其微分方程
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2.1静电场特性
第二节 电位与电位梯度
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2.2电位
第三节 静电场的边值问题
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2.3静电场微分方程
2.4静电场分界面条件
2.5导体与介质的分界面
2.6静电场的边值问题
第四节 镜像法与电轴法
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2.7.1镜像法——平面镜像一
2.7.2镜像法——平面镜像二
2.8镜像法——球面镜像
2.9电轴法
第五节 多导体系统的部分电容
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2.10.1电容的计算(一)
2.10.2电容的计算(二)
2.11静电屏蔽
第六节 电场能量和电场力
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2.12电场能量的计算
2.13电场力的计算
2.14电场中的法拉第观点
恒定电场
第一节导电媒质中的恒定电场
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3.1电源电动势与局外场强
3.2恒定电场特性
第二节 恒定电场的边值问题
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3.3恒定电场边值问题
第三节 静电比拟
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3.4静电比拟
第四节电导与接地电阻
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3.5电阻的计算
3.6接地电阻
3.7跨步电压
恒定磁场
第一节 基本方程及其微分形式
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4.1毕奥-沙伐尔定律
4.2恒定磁场特性
第二节 标量磁位
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4.3标量磁位
4.4标量磁位微分方程
第三节 矢量磁位
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4.5矢量磁位
4.6矢量磁位的应用
第四节 磁场中的镜像法
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4.7磁场中的镜像法
第五节 电感
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4.8内自感
4.9电感的计算
第六节 磁场能量与磁场力
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4.10磁场能量的计算
4.11磁场力的计算
第七节 磁路及其计算
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4.12磁路与磁路定理
4.13铁磁屏蔽
时变电磁场
第一节 电磁场基本方程组
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5.1时变电磁场特性
第二节 坡印廷定理与坡印廷矢量
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5.2坡印廷定理
5.3坡印廷矢量
第三节 动态位及其波动方程
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5.4动态位
5.5达朗贝尔方程
第四节 正弦电磁场
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5.6正弦电磁场
第五节 电磁辐射
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5.7单元偶极子的电磁辐射
5.8远区和近区电磁场
准静态电磁场
第一节 电准静态场
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6.1电准静态场
6.2导体中的弛豫
第二节 磁准静态场
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6.3磁准静态场
第三节 集肤效应与邻近效应
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6.4集肤效应与邻近效应
第四节 涡流损耗与电磁屏蔽
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6.5涡流损耗
6.6电磁屏蔽
第五节 电路定律与交流阻抗
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6.7交流阻抗
平面电磁波
第一节 电磁场波动方程
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7.1均匀平面波
第二节 理想介质中的均匀平面波
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7.2理想介质中的均匀平面波
第三节 导电媒质中的均匀平面波
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7.3导电媒质中的均匀平面波
第四节 均匀平面电磁波的正入射
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7.4入射与反射
7.5行驻波与入端阻抗