电磁波作为一种载体,在通信这一领域中占有非常重要的地位,因此,深入学习和了解电磁场与电磁波的理论和特性,对通信工程专业的学生是必须的。本课程是通信工程专业的一门重要的学科基础必修课程,它是通信工程专业后续课程学习的基础之一。 本课程的任务是为通信工程专业的学生讲授电磁场与电磁波的基本概念、基本规律和基本的分析计算方法,包括:矢量分析,电场、磁场与麦克斯韦方程,介质中的麦克斯韦方程,矢量位与标量位,静电场的解,自由空间中的电磁波,非导电介质中的电磁波,导体中的电磁波,波的反射与折射等内容。使学生能利用电磁场与电磁波理论解决一些相关的基本问题。 本课程是通信工程专业以及相关专业的主干学科基础必修课程,通过教学应使学生做到: 1.正确理解下列基本概念: 通量,散度,环流,旋度,电场强度,磁场强度,极化,极化强度,磁化,磁化强度,位移电流,电场能量,磁场能量,介电常数,磁导率,电导率,相速和群速,波阻抗,模式,主模,品质因数,衰减系数。 2.牢固掌握下列基本知识: 矢量场的通量和散度的计算,矢量场的环流和旋度的计算,标量场的梯度计算,静电场和恒定电场的基本方程和边界条件,电场强度的计算,电位函数的计算,镜像法,分离变量法,恒定磁场的基本方程和边界条件,磁场强度的计算,麦克斯韦方程的积分形式、微分形式和复数形式,坡印廷矢量,电磁波的波动方程,理想介质和损耗媒质中的均匀平面波,对平面分界面的垂直入射。 课程考核的内容: (1)矢量分析:标量场和矢量场的概念,矢量的运算,标量场的梯度,矢量场的散度和旋度,散度定理、斯托克斯定理以及亥姆霍兹定理。 (2)电场、磁场与麦克斯韦方程:麦克斯韦方程组的导出、麦克斯韦方程组的微分形式、麦克斯韦方程组的积分形式、麦克斯韦方程组的时谐形式、电磁场的能量与坡印廷矢量。 (3)介质中的麦克斯韦方程:电介质及其极化、极化矢量、折射率与相对介电常数、磁场强度、磁介质、介质中的麦克斯韦方程组、电磁场的边界条件。 (4)矢量位与标量位:矢量位、标量位、利用场源求解位函数。 (5)静态场的解:泊松方程和拉普拉斯方程、对偶原理、叠加原理和唯一性定理、镜像法、分离变量法。 (6)自由空间的电磁波:平面波、自由空间中的平面电磁波、波的极化 (7)电介质中的电磁波:非导电介质中的电磁波方程、平面电磁波在无损耗介质中的传播、平面电磁波在有耗介质中的传播。 (8)波的反射与折射:电磁波传播的边界条件、平面边界的反射与透射、法向入射、全折射和全反射。