电磁场与电磁波
电磁场与电磁波
1000+ 人选课
更新日期:2025/05/06
开课平台智慧树
开课高校山东科技大学
开课教师李丽君郑娟娟张兆川马茜
学科专业工学电子信息类
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
电磁场与电磁波理论在一代代科学家的不断探索和努力发展下,如今已经拥有十分完备的体系,并且广泛应用于我们的生活中,大大提高了我们的生活质量。让我们打开科学之门,探索电磁场与电磁波的奥秘吧!
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
矢量分析
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矢量代数
郑娟娟
三种常用的正交曲线坐标系
郑娟娟
标量场的方向导数与梯度
郑娟娟
矢量场的通量与散度
郑娟娟
矢量场的环流与旋度
郑娟娟
无旋场与无散场
郑娟娟
格林定理与亥姆霍兹定理
郑娟娟
电磁场的基本规律
电荷守恒定律
郑娟娟
真空中静电场的基本规律
郑娟娟
真空中恒定磁场的基本规律
郑娟娟
媒质的电磁特性
电介质的极化特性
郑娟娟
磁介质的磁化特性
郑娟娟
电磁感应定律和位移电流
郑娟娟
麦克斯韦方程组
郑娟娟
电磁场的边界条件
郑娟娟
静态电磁场及其边值问题的解
静电场基本问题
马茜
静电场的位函数
马茜
静电场的能量及静电力
马茜
恒定电场的基本问题
马茜
恒定磁场基本问题及位函数
马茜
电感
马茜
恒定磁场的能量
马茜
静态场的边值问题及解的唯一性定理
马茜
时变电磁场
波动方程
马茜
电磁场的位函数
马茜
电磁能量守恒定律
马茜
时谐电磁场的复数表示
马茜
麦克斯韦方程、电容率、磁导率及亥姆霍兹方程的复数表示
马茜
时谐场的位函数及平均能流密度矢量
马茜
均匀平面波在无界空间中的传播
均匀平面波在无界空间中的传播
李丽君
理想介质中的均匀平面波
李丽君
电磁波的极化—分类
李丽君
导电媒质中的均匀平面波概念
李丽君
导电媒质中的均匀平面波弱导、良导
李丽君
色散与群速
李丽君
均匀平面波的反射与投射
均匀平面波对导电媒质的垂直入射
张兆川
均匀平面波对理想导体分界面的垂直入射
张兆川
均匀平面波对理想介质的垂直入射
张兆川
均匀平面波对分界面的垂直入射相关例题
张兆川
多层介质分界平面的垂直入射
张兆川
垂直极化波对理想介质分界平面的斜入射
张兆川
平行极化波对理想介质分界平面的斜入射
张兆川
全反射与全透射
张兆川
垂直极化波对理想导体平面的斜入射
张兆川
平行极化波对理想导体平面的斜入射
张兆川
导行电磁波
导行电磁波
张兆川
矩形波导的场分布
张兆川
矩形波导的传播特性
张兆川
矩形波导的主模
张兆川
矩形波导的模式分布
张兆川
圆柱形波导
张兆川
同轴波导
张兆川
谐振腔
张兆川
传输线的场分布
张兆川
传输线的特性与工作状态
张兆川
  • 第一章矢量分析

    电磁场是分布在三维空间的矢量场,矢量分析是研究电磁场在空间的分布和变化规律的基本数学工具之一。本章是本门课程的基础,在介绍了标量场和矢量场的概念后引入散度与旋度及亥姆霍兹定理。为本门课程的学习打下基础。

  • 1.1矢量代数

    讲解标量、矢量,以及矢量的代数运算。

  • 1.2三种常用的正交曲线坐标系

    讲解最常用的直角、圆柱和球坐标系。

  • 1.3标量场的方向导数与梯度

    讲解标量场的等值面、方向导数和梯度。

  • 1.4矢量场的通量与散度

    讲解矢量场的通量、散度和散度定理。

  • 1.5矢量场的环流与旋度

    讲解矢量场的旋度和斯托克斯定理。

  • 1.6无旋场与无散场

    讲解无旋场的标量位和无散场的矢量位。

  • 1.7格林定理与亥姆霍兹定理

    讲解格林定理和亥姆霍兹定理。

  • 第二章电磁场的基本规律

    电磁学的定律具有重要物理意义。本章从电磁场的源量(电荷和电流)入手,引入电磁场的基本规律及能量,并讨论其散度和旋度,最终得到媒质的电磁特性及麦克斯韦方程组。

  • 2.1电荷守恒定律

    讲解电荷密度和电流密度的定义,以及电荷守恒定律与电流连续性方程。

  • 2.2真空中静电场的基本规律

    讲解库仑定律、电场强度以及静电场的散度与旋度。

  • 2.3真空中恒定磁场的基本规律

    讲解安培力定律、磁感应强度以及恒定磁场的散度与旋度。

  • 2.4媒质的电磁特性

    讲解电介质的极化特性和磁介质的磁化特性,以及介质中的电场和磁场的求解。

  • 2.5电磁感应定律和位移电流

    讲解法拉第电磁感应定律和位移电流。

  • 2.6麦克斯韦方程组

    讲解麦克斯韦积分和微分形式的方程组,以及麦克斯韦方程组的意义。

  • 2.7电磁场的边界条件

    讲解电磁场的边界条件。

  • 第三章静态电磁场及其边值问题的解

    由麦克斯韦方程组可以看出,当场量不随时间变化时,电场矢量满足的方程和磁场矢量满足的方程是相互独立的。本章将分别讨论静电场、恒定电场和恒定磁场的分析方法,以及静态场边值问题的解法。

  • 3.1静电场基本问题

    本节介绍了静电场的基本方程及边界条件。

  • 3.2静电场的位函数

    本节介绍了静电场的位函数及电位差。

  • 3.3静电场的能量及静电力

    本节介绍了静电场的能量及静电力。

  • 3.4恒定电场的基本问题

    本节介绍了恒定电场的基本方程及边界条件。

  • 3.5恒定磁场基本问题及位函数

    本节介绍了恒定磁场的基本方程、边界条件及位函数。

  • 3.6电感

    本节介绍了自感、互感及纽曼公式。

  • 3.7恒定磁场的能量

    本节介绍了恒定磁场的能量及能量密度。

  • 3.8静态场的边值问题及解的唯一性定理

    本节介绍了三类静态场的边值问题及唯一性定理。

  • 第四章时变电磁场

    在时变的情况下,电场和磁场相互激励,在空间形成电磁波,时变电磁场的能量以电磁波的形式进行传播。本章主要是对电磁场的波动方程和时变电磁场的位函数及其微分方程进行了讨论,同时讨论了电磁场的能流和表征电磁场能量守恒关系的坡印廷定理,并引入时谐电磁场。

  • 4.1波动方程

    本节主要介绍了由麦克斯韦方程推导了波动方程。

  • 4.2电磁场的位函数

    主要介绍了电磁场的位函数及规范条件。

  • 4.3电磁能量守恒定律

    本节介绍了电磁能量守恒关系、坡印廷定理及坡印廷矢量。

  • 4.4时谐电磁场的复数表示

    本节主要介绍了如何运用复数表示时谐电磁场。

  • 4.5麦克斯韦方程、电容率、磁导率及亥姆霍兹方程的复数表示

    本节主要介绍了运用复数表示麦克斯韦方程、电容率及磁导率。

  • 4.6时谐场的位函数及平均能流密度矢量

    本节介绍了时谐电磁场的位函数及平均能流密度矢量和平均能量密度。

  • 第五章均匀平面波在无界空间中的传播

    本章将讨论电磁波的传播规律及特点。从简单的平面电磁波入手,讨论在无界理想介质中均匀平面波的传播特点和各项参数的物理意义,以及有耗媒质中均匀平面波的传播特点。

  • 5.1均匀平面波在无界空间中的传播

    本节主要介绍了理想介质中的均匀平面波。

  • 5.2理想介质中的均匀平面波

    本节主要介绍了理想介质中平面波的传播特点及参数。

  • 5.3电磁波的极化—分类

    本节主要介绍了极化的概念及三种极化方式。

  • 5.4导电媒质中的均匀平面波概念

    本节主要介绍了导电媒质中均匀平面波的传播特点。

  • 5.5导电媒质中的均匀平面波弱导、良导

    本节主要介绍了弱导电媒质中以及良导体中的均匀平面波传播的特点。

  • 5.6色散与群速

    本节主要介绍了色散形成的原因及色散与群速的相关概念。

  • 第六章均匀平面波的反射与投射

    实际的空间是有界的,当电磁波在传播途中遇到边界时,一部分能量穿过边界,形成透射波;另一部分能量被边界反射,形成反射波,这就是电磁波在边界上发生的反射和透射现象。

  • 6.1均匀平面波对导电媒质的垂直入射

    讲解均匀平面波对导电媒质的垂直入射。

  • 6.2均匀平面波对理想导体分界面的垂直入射

    讲解均匀平面波对理想导体分界面的垂直入射。

  • 6.3均匀平面波对理想介质的垂直入射

    讲解均匀平面波对理想介质的垂直入射。

  • 6.4均匀平面波对分界面的垂直入射相关例题

    讲解均匀平面波对分界面的垂直入射的相关例题。

  • 6.5多层介质分界平面的垂直入射

    讲解多层介质分界面的垂直入射。

  • 6.6垂直极化波对理想介质分界平面的斜入射

    讲解垂直极化波对理想介质分界面的斜入射。

  • 6.7平行极化波对理想介质分界平面的斜入射

    讲解平行极化波对理想介质分界面的斜入射。

  • 6.8全反射与全透射

    讲解全反射与全透射,以及临界角与布儒斯特角的定义。

  • 6.9垂直极化波对理想导体平面的斜入射

    讲解垂直极化波对理想导体分界面的斜入射。

  • 6.10平行极化波对理想导体平面的斜入射

    讲解平行极化波对理想导体分界面的斜入射。

  • 第七章导行电磁波

    在实际应用中,往往需要电磁波沿着需要的方向传播,这种能够引导电磁波沿着一定方向传播的装置,被称为波导。常见的波导有规则金属波导如矩形、圆形金属波导、同轴线和微带线等。在波导中定向传播的电磁波被称为导行电磁波或导行波。

  • 7.1导行电磁波

    讲解导行电磁波,TEM波、TE波和TM波的概念。

  • 7.2矩形波导的场分布

    讲解矩形波导的场分布。

  • 7.3矩形波导的传播特性

    讲解矩形波导的传播特性。

  • 7.4矩形波导的主模

    讲解矩形波导的中的主模。

  • 7.5矩形波导的模式分布

    讲解矩形波导的模式分布。

  • 7.6圆柱形波导

    讲解圆柱形波导中的场分布、波的传播特性和三种典型模式。

  • 7.7同轴波导

    讲解同轴波导中的TEM波和高次模。

  • 7.8谐振腔

    讲解谐振腔的概念和作用。

  • 7.9传输线的场分布

    讲解传输线的场分布。

  • 7.10传输线的特性与工作状态

    讲解传输线的特性与工作状态。

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 矢量分析

    1.1 矢量代数

    1.2 三种常用的正交曲线坐标系

    1.3 标量场的方向导数与梯度

    1.4 矢量场的通量与散度

    1.5 矢量场的环流与旋度

    1.6 无旋场与无散场

    1.7 格林定理与亥姆霍兹定理

    视频数7
  • 第二章  作业测试
    第二章 电磁场的基本规律

    2.1 电荷守恒定律

    2.2 真空中静电场的基本规律

    2.3 真空中恒定磁场的基本规律

    2.4 媒质的电磁特性

    2.5 电磁感应定律和位移电流

    2.6 麦克斯韦方程组

    2.7 电磁场的边界条件

    视频数8
  • 第三章  作业测试
    第三章 静态电磁场及其边值问题的解

    3.1 静电场基本问题

    3.2 静电场的位函数

    3.3 静电场的能量及静电力

    3.4 恒定电场的基本问题

    3.5 恒定磁场基本问题及位函数

    3.6 电感

    3.7 恒定磁场的能量

    3.8 静态场的边值问题及解的唯一性定理

    视频数8
  • 第四章  作业测试
    第四章 时变电磁场

    4.1 波动方程

    4.2 电磁场的位函数

    4.3 电磁能量守恒定律

    4.4 时谐电磁场的复数表示

    4.5 麦克斯韦方程、电容率、磁导率及亥姆霍兹方程的复数表示

    4.6 时谐场的位函数及平均能流密度矢量

    视频数6
  • 第五章  作业测试
    第五章 均匀平面波在无界空间中的传播

    5.1 均匀平面波在无界空间中的传播

    5.2 理想介质中的均匀平面波

    5.3 电磁波的极化—分类

    5.4 导电媒质中的均匀平面波概念

    5.5 导电媒质中的均匀平面波弱导、良导

    5.6 色散与群速

    视频数6
  • 第六章  作业测试
    第六章 均匀平面波的反射与投射

    6.1 均匀平面波对导电媒质的垂直入射

    6.2 均匀平面波对理想导体分界面的垂直入射

    6.3 均匀平面波对理想介质的垂直入射

    6.4 均匀平面波对分界面的垂直入射相关例题

    6.5 多层介质分界平面的垂直入射

    6.6 垂直极化波对理想介质分界平面的斜入射

    6.7 平行极化波对理想介质分界平面的斜入射

    6.8 全反射与全透射

    6.9 垂直极化波对理想导体平面的斜入射

    6.10 平行极化波对理想导体平面的斜入射

    视频数10
  • 第七章  作业测试
    第七章 导行电磁波

    7.1 导行电磁波

    7.2 矩形波导的场分布

    7.3 矩形波导的传播特性

    7.4 矩形波导的主模

    7.5 矩形波导的模式分布

    7.6 圆柱形波导

    7.7 同轴波导

    7.8 谐振腔

    7.9 传输线的场分布

    7.10 传输线的特性与工作状态

    视频数10
  • 期末考试