【浙江】02349电磁场与微波技术基础自学考试大纲

[02349]

电磁场与微波技术基础自学考试大纲

浙江省高等教育自学考试办公室

二OO四年七月

自学用书：《电磁场与电磁波》，谢处方主编，高等教育出版社，1999年6月第3版。

考试内容和考核目标

第一章    矢量分析

一、学习目的和要求

    为以后章节的学习打下坚实的数学基础，学会用数字的方法来描述场的各种物理特性，要求掌握不同性质场的基本特性。

二、考试内容

    1、在不同坐标系下矢量场散度，旋度的计算；

    2、了解散度、旋度和梯度的物理意义和基本表达方法；

    3、了解亥姆霍兹定理。

第二章    电磁场中的基本物理量和基本实验定律

    一、学习目的和要求

    本章中给出了静态场中的基本物理量和实验定律，是整个课程的基础和重点，要求掌握基本物理单位及其定义、掌握描述静场的基本实验定律。

二、考试内容

    1、基本概念

    1）体电荷密度，面电荷密度和线电荷密度的物理含义和定义；

    2）电流密度矢量的定义和物理描述；

    3）电流连续性方程的物理意义和微分，积分形式的表达方法；

    4）电场强度的定义、单位。

    2、计算方法

    1）掌握在已知电荷密度条件下，计算电场强度的基本方法；

    2）掌握在已知电流密度条件下，计算磁感应强度的基本方法。

 

第三章    静电场分析

    一、学习目的和要求

    静电场的基本分析方法是电磁理论分析的基础，掌握这些方法对了解电磁场的基本特点和分析方法十分重要。

    二、考试内容

    1、基本概念

    1）掌握描述静电场的两个基本方程，即关于电位移矢量旋度和散度方程的物理意义；

    2）了解电位的定义，电位概念引入的条件以及电位的基本物理含义；

    3）掌握唯一性定理的表述和实用意义、实用方法；

    4）了解电极化以的定义和物理意义；

    5）掌握静场和恒定电场中的边界条件与使用方法；

    6）了解电场能量的数字表达和物理意义。

    2、计算方法

    1）静电场两个基本方程的证明方法；

    2）已知电荷分布条件下的电位计算方法；

    3）电偶极子场的计算方法；

    4）拉普拉斯方程的表达和定解方法；

    5）基于唯一定理的静场定解计算方法；

    6）静电场能量的计算方法。

 

第四章    静态场边值问题的解法

    一、学习目的和要求

    本章主要学会利用拉普拉斯方程解静场的边值问题，学会在不同座标系统中根据具体的边界条件，用分离变量法解拉氏方程的基本方法，以及镜象法的计算方法。

    二、考试内容

    1）掌握在直角坐标系中利用分离变量法解静场边值问题的基本方法；

    2）了解在柱坐标和球坐标中利用分离变量法解静场边值问题的基本方法；

    3）掌握镜像法解边值问题的方法。

 

第五章    恒定磁场分析

    一、学习目的和要求

    恒定磁场的分析与静电场的分析有相似之处，应着重了解静电与静磁分析的不同之处，了解磁通连续性方程与安培环路方程基本物理意义，了解磁介质与电磁介质中场分析的异同点。

    二、考试内容

    1、基本概念

    1）磁通连续性方程和安培环路方程的微积分表达形式及其物理本质；

2）矢量磁位引入的目的与方法；

3）磁化强度的定义和物理意义；

4）磁介质中磁场的基本方程；

5）自感与互感的定义；

    6）磁场能量的物理意义。

    2、计算方法

    1）掌握利用磁通连续性方程的积分形式和安培定律，计算简单条件下的磁感应强度分布；

    2）了解利用矢量磁位求解已知电流密度分布的磁感应强度的分布；

    3）了解并初步掌握利用边界条件求解静磁简单边值问题；

    4）掌握静磁能量计算方法。

 

第六章    时变电磁场

    一、学习目的和要求

    掌握麦克斯韦方法的基本物理意义和使用方法，从而了解时变电磁场的基本特性，掌握时变电磁场的基本分析方法。

    二、考试内容

    1、基本概念

    1）法拉弟电磁场感应定律微分形式的物理意义；

    2）引进位移电流概念的目的及其物理意义；

    3）麦克斯方程组中各议程的表达方式等物理意义；

    4）坡印定理与坡印廷矢量的表述及其物理意义；

    5）波动方程的物理本质。

    2、计算和证明

    1）初步掌握利用麦克斯韦方程组解时变电场与磁场的分布，以及面电流密度分布；

    2）能导出坡印廷定理和波动方程；

    3）掌握动态矢量位和标量位方程的推导方法。

 

第七章    正弦平面电磁波

    一、学习目的和要求

    本章内容是电磁场基本理论的实际应用，要求对电磁波的最基本的表现形式，平面电磁波的计算方法、基本传播特性有比较清晰的认识，为电磁理论的工程应用打好基础。

    二、考试内容

    1）掌握复数场量与瞬时场量相互转换的方法；

    2）了解复数坡印廷定理的物理意义以及平均坡印廷矢量的计算方法；

    3）了解理想介质中均匀平面波的基本特性和表达方法；

    4）了解平面波的极化条件和极化特性，掌握圆极化波的复数表达方法和极化方向判别方法；

    5）掌握损耗媒质中均匀平面波的传播特性；

    6）掌握对平面分界面的垂直入射波的分布特点与计算方法；

    7）了解斜入射平面波的传播特点；

    8）掌握相速和群速的物理意义和计算方法。

 

第八章    导行电磁波

    一、学习目的和要求

    了解在有界导行边界条件下，电磁波的传播特点，了解在一般传输条件下，电磁波的特点及其分布的计算方法，了解在不同边值条件下，时变电磁场求解方法、存在条件和变化规律。

    二、考试内容

    1）掌握TE、TM和TEM波的传播特性与存在条件；

    2）了解矩形波导中TE和TM波的求解方法；

    3）掌握矩形波导中各重要参量的推导方法和物理意义，了解这些参量对波导中时变场传播性质的影响；

    4）了解一些低阶模式在矩形波导中的分布规律；

    5）掌握TE₁₀波的传播特点与优势；

    6）了解圆柱形波导中波的基本模式与传播特点；

    7）了解传输线上波的传播特性和工作状态；

    8）了解谐振腔工作特性和谐振频率计算方法。

 

第九章    电磁波辐射

    一、学习目的和要求

    学习电磁波辐射的基本特性，了解已知辐射源条件下，麦克斯韦方程边值问题的解法，了解无线基本特性参数的计算方法。

    二、考试内容

    1）滞后位的基本物理概念；

    2）电偶极子辐射特性参数计算方法；

    3）了解电与磁的对偶特性。