输电线路工程方向《工程电磁场》课程教学大纲.docx

输电线路工程方向工程电磁场课程教学大纲课程中文名称：工程电磁场课程英文名称：Engineeringelectromagnetism课程编号：C1006应开课学期：3学时数：32学分数：2适用专业：电气工程及其自动化（输电线路工程方向）课程类型,专业核心课程/必修先修课程：高等数学I、大学物理I一、课程性质本课程是电气工程及其自动化（输电线路工程方向）专业的专业核心课程。工程电磁场是研究电气工程中电磁现象及其变化规律的科学，主要研究静电场、恒定电场、恒定磁场和时变电磁场的规律。通过对电磁场规律的研究，能够从整体上掌握电磁场的基本定律、基本规律和基本分析方法，最终为电气工程中电磁问题的提出、计算分析和电磁设计提供科学依据。二、课程目标通过本课程的理论教学和实践训练，使学生具备下列能力：1、能够运用数学、物理学知识恰当表述电磁场问题，能够将电磁场工程问题表述成物理问题和数学问题。2、能够利用电气工程、计算机基础知识解决电气工程中的电磁场问题。3、能够工程基础和专业知识分析和优化电力系统中的电磁场问题。4、能够运用电磁场基本理论识别和判断电力系统问题的关键环节和电磁参数。5、能够根据电磁场基本原理计算、优化设计方案，提出优化措施。6、能够根据电气工程中电磁场基本问题选择、开发用于电磁场计算的技术、资源和工具用于解决工程问题。三、支撑的毕业要求课程对毕业要求的支撑课程教学目标、达成途径和评价依据等1工程知识：具有从事输电线路工程工作所需的相关数学、自然科学以及经济和管理知识，掌握输电线路工程专业的基本理论知识。教学目标：掌握梯度、散度和旋度的物理意义，并能熟练计算；理解电场强度、电位、电位移矢量、磁感应强度、磁场强度、极化强度、磁化强度、坡印亭矢量等基本概念；掌握电位的梯度、电场强度的旋度、电位移矢量的散度、磁感应强度的散度、磁场强度的旋度、矢量磁位的旋度的物理意义；理解静电场电位满足的拉普拉斯方程、泊松方程和恒定磁场中矢量磁位满足的拉普拉斯方程和泊松方程及相应的边值问题，并通过拉普拉斯方程或泊松方程求解电气工程中电磁场的复杂计算问题。达成途径：课堂讲解；平时作业；上机实践；专题讨论。评价依据：作业；专题讨论答辩与报告；期末考试试题。评价方式：评估仿真计算报告的正确性与内容的完整性，给出成绩;结合团队答辩表现与团队专题讨论报告，给出个人团队合作成绩与个人表现成绩；评估平时作业的正确性与完整性，给出成绩；评价期末考试的得分率。5创新型研究：掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识；具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素。敕学目标：掌握电磁场基本方程组，并通过基本方程组推导电场和磁场工程问题满足的拉普拉斯方程和泊松方程，并根据边界条件类型组成相应的边值问题；掌握利用电磁场基本方程组分析电磁场的基本专题，如理想介质和导体中的平面电磁波规律，电磁场的能量和力、电力系统中的电场参数等。达成途径：课堂讲解；平时作业；上机实践；专题讨论。评价依据，作业；专题讨论答辩与报告；课外计算机仿真计算；期末考试试题。评价方式：评估仿真计算报告的正确性与内容的完整性，给出成绩;结合团队答辩表现与团队专题讨论报告，给出个人团队合作成绩与个人表现成绩；评估平时作业的正确性与完整性，给出成绩；评价期末考试的得分率。10国际化：具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力。教学目标：掌握电磁场基本英语专业词汇：能够熟练阅读电磁场相关英文文献；能够书写英文总结报告。达成途径：课堂给出专业词汇；课外英文教材选读。英文文献阅读。评价依据：课外英文教材选读总结报告。英文文献阅读综述报告。评价方式：评估课外英文教材选读总结报告的正确性与完整性，给出成绩。评估英文文献阅读综述报告的正确性与完整性，给出成绩。四、教学内容、学时安排和基本要求第一章矢量分析与场论基础（4学时）重点难点：梯度、散度、旋度（1）了解矢量分析的内容。（2）理解方向导数和梯度的含义。（3）理解通量与散度的含义。（4）理解环量与旋度的含义。第二章静电场的基本原理（6学时，含专题讨论1学时）重点难点：基本概念，高斯定理，边值条件。（1）掌握电场强度、电位的概念。（2）掌握高斯定理、静电场的边值条件。（3） 了解电介质的极化。（4） 了解静电场边值问题。第三章恒定电场（2学时）重点难点：欧姆定律微分形式（1） 了解电流密度的概念（2）理解恒定电场的规律（3）r解恒定电场边值问题第四章恒定磁场（6学时，含专题讨论1学时）（1）掌握磁感应强度、矢量磁位的概念（2）掌握安培环路定理、恒定磁场边值条件（3） 了解磁媒质的磁化（4） 了解恒定磁场边值问题重点难点：安培环路定理，恒定磁场边值条件第五章时变电磁场的基本原理（2学时）（1） 了解法拉第电磁感应定律（2） 了解全电流定律（3）掌握电磁场基本方程组重点难点：电磁场基本方程组第六章电磁场边值问题的解析方法（2学时）（1）理解镜像法的基本原理（2）掌握平面边界静电场镜像法（3）掌握球面边界静电场镜像法重点难点：镜像法的基本原理与实施方法第七章电磁场边值问题的数值方法（0学时）不做教学安排，有兴趣的学生可以课下自学，也不作为考核内容。第八章电磁场的能量与力（4学时，含专题讨论1学时）（1）掌握电场能量密度及能量计算（2）掌握磁场能量密度与能量计算（3） 了解恒定电场功率密度计算（4）理解坡印亭定理（5）掌握虚位移法计算电磁场力重点难点：虚位移方法计算电磁场力第九章平面电磁波（2学时，含专题讨论1学时）（1）理解平面电磁波在理想介质中的基本特征重点难点：波速、波阻抗、相位常数概念的理解。第十章电路参数的计算原理（4学时）（1）理解电容参数的计算方法（2）理解电阻或电导参数的计算方法（3）理解电感参数的计算方法重点难点：部分电容、部分匝数、内自感、外自感、接地电阻等概念的理解。五、课程的其它教学环节序号教学环节教学内容备注1专题讨论专题讨论-：电场与磁场规律对于关系2学时2专题讨论专题讨论二：电磁场能量与力的关系1学时3专题讨论专题讨论三：理想电介质中平面电磁波电场与磁场间幅值、方向、相位的关系1学时4课外上机ANSYS软件仿真绝缘子串电场计算及均压环优化（二维）选做5课外上机ANSYS软件仿真直流输电线路电磁环境分析（二维）选做6课外上机ANSYS软件仿真交流输电线路电磁环境分析（二维）选做7课外上机ANSYS软件仿真变电站地网接地电阻分析（三维）选做8课外编程镜像法在电力系统电磁分析中的应用（二维）选做六、教学方法与手段本课程教学主要采用讲授、多媒体教学、课外上机、团队合作、专题讨论、课下作业等教学方法与手段。要求教师在授课过程中，所用PpT等教学材料需提供中英文对照专业词汇，在教学过程中适当采用英文原版教材部分章节内容、习题等，播放英文版专业知识录像以拓展学生的国际视野与专业英语阅读能力。七、推荐教材和教学参考资源教材：1 .王泽忠.工程电磁场（第二版）.北京：清华大学出版社，2015参考书：2 .杨宪章.工程电磁场（第二版）.北京：中国电力出版社，20113 .倪光正.工程电磁场原理（第二版）.北京：高等教育出版社，2009.4 .HaytW.H.,BuckJ.A.工程电磁场（第七版）.北京：清华大学出版社，2014教学参考资源：本课程已在XX大学“BBBB”平台上建设成为在线开放课程，网址为：八、课程考核内容及方式平时成绩占40%（平时讨论和仿真成绩20%+课下作业10%+课堂考勤10%）,期末考试成绩占60%。