电磁场与电磁波教学指导 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:清华大学

作者:邹澎//周晓萍

出品人:

页数:215

译者:

出版时间:2009-4

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787302190776

丛书系列:

图书标签:

电磁场
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教学指导

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具体描述

《电磁场与电磁波教学指导:习题解答与实验》是“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”《电磁场与电磁波》（教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会推荐教材，邹澎、周晓萍编著）的教学指导书。第一部分介绍了基本的教学内容，列出了课程的重点、难点及主要的习题类型和典型例题，同时解答了主教材中的绝大多数习题。第二部分介绍了7个电磁场与电磁波实验，便于结合课程进展开展实验教学。《电磁场与电磁波教学指导:习题解答与实验》可以作为“电磁场与电磁波”课程的教学指导书，也可作为报考相关专业硕士研究生的复习参考书。

《电磁场与电磁波教学指导》内容简介本书旨在为高等院校电磁场与电磁波课程的教学提供一套系统、深入且具有前瞻性的指导方案。本书不包含对《电磁场与电磁波》这一具体教材内容的逐字逐句的阐述或讲解，而是聚焦于该课程的教学理念、方法、实践以及发展趋势，旨在帮助教师构建更具启发性、更有效率的教学体系，提升学生的学习体验和理解深度。一、课程定位与教学理念的革新本书首先深入探讨了电磁场与电磁波课程在现代物理学和工程技术领域中的核心地位。我们强调，这门课程不仅仅是关于矢量分析和微分方程的推导，更是理解和掌握连接微观粒子行为与宏观世界现象的桥梁。因此，本书倡导一种“以概念为核心，以问题为导向，以应用为驱动”的教学理念。概念为核心：传统的教学模式有时过于强调数学工具的运用，而忽略了物理概念的直观理解。本书建议教师应首先清晰地阐述电场、磁场、电位、磁矢势、麦克斯韦方程组等核心概念的物理意义、内在联系及其在不同尺度下的表现。例如，在讲解高斯定律时，不应仅仅停留在公式推导，更要引导学生理解它在电荷分布与电场强度之间的根本性联系，以及其作为一种积分形式定律的普适性。类似地，安培环路定律应与运动电荷、电流的磁效应紧密结合，而法拉第电磁感应定律则需要深刻理解磁通量的变化如何产生电场。问题为导向：鼓励教师设计一系列由浅入深、由简到繁的典型问题，引导学生主动探索和发现物理规律。这些问题可以来源于日常生活现象（如静电吸附、电磁炉工作原理）、工程实践（如天线设计、电磁兼容性）、甚至前沿科学研究（如引力波探测的电磁测量基础）。通过解决这些问题，学生能够更深刻地理解抽象的物理概念，并学会运用所学知识解决实际难题。应用为驱动：强调电磁场与电磁波理论在现代科技中的广泛应用，激发学生的学习兴趣和动力。本书提供了丰富的应用案例，涵盖了通信技术（微波、射频、光通信）、能源技术（发电机、变压器、无线充电）、医疗技术（核磁共振成像）、交通技术（磁悬浮列车、自动驾驶传感器）等多个领域。通过剖析这些应用中的电磁学原理，学生能够认识到课程内容的现实意义和价值。二、教学内容的深度与广度的拓展本书并非简单地罗列知识点，而是着眼于如何更有效地组织和呈现电磁场与电磁波的知识体系。理论深度：在保证基础理论扎实的前提下，本书建议教师适时引入更具启发性的内容。例如，在讲解麦克斯韦方程组时，可以深入探讨其与相对论的内在联系，揭示电场和磁场是同一物理实在在不同惯性系下的不同表现。在介绍电磁波传播时，可以适度引入导波结构（如传输线、波导）的分析方法，为后续通信课程打下基础。对于高等院校而言，还可以引导学生了解一些更前沿的研究方向，如电磁超材料、光子晶体、拓扑电磁学等，拓展学生的学术视野。数学工具的有机结合：强调数学工具是描述和分析电磁现象的有力武器，但不能本末倒置。本书建议教师在引入数学方法时，应充分解释其物理背景和意义。例如，在讲解矢量微积分时，应明确散度、旋度、梯度在物理上所代表的含义（源强、环量、变化率），以及它们如何体现在高斯定律、安培定律、法拉第定律中。亥姆霍兹定理、坡印廷定理等也应深入解析其物理内涵。建模与仿真技术的引入：认识到现代科学研究和工程设计离不开数值模拟。本书鼓励教师在教学中引入电磁场仿真软件（如COMSOL, HFSS, CST等）的使用，让学生有机会通过可视化和参数化研究来加深对理论的理解。例如，可以通过仿真直观地观察天线辐射方向图、电磁波在不同介质中的传播特性、电磁干扰的发生机制等。这不仅能提升学生的动手能力，更能培养他们解决复杂工程问题的能力。三、教学方法的创新与实践本书提供了多种创新的教学方法，旨在打破传统课堂的沉闷，激发学生的学习主动性。翻转课堂与混合式教学：鼓励教师将部分理论讲解内容前置，例如通过在线视频、预习材料等方式，让学生在课前自主学习。课堂时间则可以更多地用于问题讨论、案例分析、小组协作、实验演示等互动环节，将课堂变成一个主动学习和深度探究的场所。情境化教学与案例分析：设计具有挑战性或趣味性的实际问题，让学生在解决问题的过程中学习电磁学知识。例如，可以设置一个“设计一个无线充电系统”的课程项目，学生需要运用电磁感应、电磁场理论来完成设计和仿真。通过分析实际设备（如微波炉、手机信号）的电磁学原理，也能让抽象的概念变得生动具体。实验教学的现代化：强调实验在验证理论、培养动手能力方面的重要性。本书建议教师更新实验设备，引入能够展现现代电磁现象和技术的实验项目。例如，可以设计关于电磁波频谱分析、微波器件特性测试、电磁兼容性评估等实验。同时，也可以鼓励学生利用开源硬件（如Arduino、Raspberry Pi）和传感器，进行电磁相关的小型项目设计和实践。跨学科的融合：引导学生认识到电磁场与电磁波理论与其他学科（如量子力学、固体物理、控制理论、材料科学、计算机科学）之间的紧密联系。例如，在讲解光电效应时，可以引入量子力学的初步概念；在讲解半导体器件时，可以关联到固体物理中的载流子输运；在讲解电磁驱动系统时，可以融入控制理论的分析。这种融合有助于学生形成更宏观、更系统的知识框架。四、评估与反馈机制的优化本书强调，有效的评估不仅是为了检验学生的学习成果，更是为了指导教学的改进。多元化的评估方式：建议教师采用多样化的评估手段，如课堂提问、小组讨论参与度、项目报告、实验报告、在线测验、期末考试等，全面衡量学生的知识掌握程度、问题解决能力和实践操作能力。过程性评估与形成性反馈：更加重视在教学过程中的即时评估和反馈。例如，通过小测验、课堂问答、学生作业的批改和讲解，及时了解学生的学习难点，并给予针对性的指导。鼓励教师与学生建立开放的沟通渠道，倾听学生的学习反馈，不断调整教学策略。技术赋能的评估：探讨如何利用学习管理系统（LMS）、在线协作工具等技术手段，实现更高效的评估和反馈。例如，通过在线平台布置和批改作业，生成学生的学习数据分析报告，帮助教师更精准地识别学生的学习状况。五、教学资源与发展趋势本书还关注教师在教学过程中所需的支持，以及课程未来的发展方向。优质教学资源的开发与利用：鼓励教师积极开发和利用高质量的教学资源，包括精选的在线公开课、教学视频、交互式仿真工具、高质量的习题集等。同时，也建议教师鼓励学生主动搜集和分享资源，形成互助学习的氛围。关注前沿技术与新兴领域：强调电磁场与电磁波理论在新兴技术中的关键作用，如人工智能驱动的电磁设计、6G通信、量子信息技术中的电磁学基础、太赫兹科学等。鼓励教师将这些前沿内容适度引入教学，激发学生的创新意识。教师专业发展：建议教育机构为教师提供持续的专业发展机会，例如组织学术研讨会、教学工作坊、参与相关领域的科研项目等，帮助教师保持知识的更新和教学能力的提升。总而言之，《电磁场与电磁波教学指导》并非一本传授具体知识点的教材，而是一本关于如何“教好”电磁场与电磁波的“思想指南”。它提供了一个全新的视角，旨在帮助广大一线教师重塑教学理念，革新教学方法，拓展教学视野，最终培养出具有扎实理论基础、创新精神和实践能力的优秀人才，以适应飞速发展的现代科技和社会需求。本书希望能够成为每一位致力于电磁场与电磁波教学的教师的得力助手和思想伙伴。

作者简介

邹澎，郑州大学信息工程学院教授，河南省电磁检测工程技术研究中心主任，河南省电工技术学会常务理事。主要从事电磁场与电磁波理论、电磁环境、电磁干扰与电磁兼容技术的研究。1992年被评为河南省首批高等学校优秀中青年骨干教师；2006年被评为郑州大学教学名师，主讲的“电磁场与电磁波”课程被评为河南省精品课程。已出版2本著作：《环境电磁场测量》(中国计量出版社)、《电磁兼容原理、技术和应用》(清华大学出版社)，发表研究论文60多篇。

目录信息

第1篇习题解答第1章矢量分析 1.1 基本教学内容、主要公式及重要提示 1.1.1 三种常用的正交坐标系 1.1.2 矢量运算 1.1.3 空间矢量 1.1.4 矢量的微分 1.1.5 微分算符及常用的公式 1.1.6 亥姆霍兹定理 1.2 主要的习题类型及典型例题 1.3 习题解答第2章静电场分析 2.1 基本教学内容、主要公式及重要提示 2.1.1 静电场的基本规律 2.1.2 静电场的边界条件 2.1.3 泊松方程和拉普拉斯方程 2.1.4 唯一性定理 2.1.5 导体系统的电容 2.1.6 静电场的能量 2.1.7 利用虚位移原理计算电场力 2.1.8 恒定电场(恒定电流场) 2.2 主要的习题类型及典型例题 2.3 习题解答第3章恒定磁场 3.1 基本教学内容、主要公式及重要提示 3.1.1 恒定磁场的基本规律 3.1.2 恒定磁场的边界条件 3.1.3 矢量磁位 3.1.4 标量的磁位 3.1.5 电感 3.1.6 磁场的能量 3.1.7 磁场力 3.2 主要的习题类型及典型例题 3.3 习题解答第4章静态场边值问题的解法 4.1 基本教学内容、主要公式及重要提示 4.1.1 静电场的边值问题 4.1.2 直角坐标系中的分离变量法 4.1.3 圆柱坐标系中二维场的分离变量法(场的分布与z无关) 4.1.4 球坐标系中轴对称场的分离变量法(场的分布与φ无关) 4.1.5 镜像法 4.1.6 电轴法 4.1.7 有限差分法 4.2 主要的习题类型及典型例题 4.3 习题解答第5章时变电磁场 5.1 基本教学内容、主要公式及重要提示 5.1.1 电磁感应定律 5.1.2 麦克斯韦的两个基本假说 5.1.3 麦克斯韦方程组 5.1.4 时变场的边界条件 5.1.5 时变电磁场的能量和能流 5.1.6 时变电磁场的矢量位和标量位 5.2 主要的习题类型及典型例题 5.3 习题解答第6章平面电磁波 6.1 基本教学内容、主要公式及重要提示 6.1.1 正弦电磁场的复数表示方法 6.1.2 平均坡印廷矢量 6.1.3 理想介质中的均匀平面波 6.1.4 波的极化特性 6.1.5 损耗媒质中的均匀平面波 6.1.6 平面上的垂直入射 6.1.7 平面上的斜入射 6.2 主要的习题类型及典型例题 6.3 习题解答第7章导行电磁波 7.1 基本教学内容、主要公式及重要提示 7.1.1 导行电磁波的三种模式 7.1.2 传输线 7.1.3 金属规则波导 7.1.4 同轴线 7.1.5 光波导(光纤) 7.1.6 谐振腔 7.2 主要的习题类型及典型例题 7.3 习题解答第8章电磁波的辐射 8.1 基本教学内容、主要公式及重要提示 8.1.1 电偶极子天线的辐射 8.1.2 磁偶极子天线的辐射 8.1.3 天线辐射的方向性 8.1.4 天线阵 8.1.5 面天线基础 8.2 主要的习题类型及典型例题 8.3 习题解答第2篇实验讲义实验一电磁波的衍射与干涉实验二电磁波参量的测量实验三均匀无耗媒质参量的测量实验四电磁波的反射与折射实验五电磁波极化特性的研究实验六测量角锥喇叭天线的方向图实验七综合实验：静电场的模拟实验与数值分析附录一电磁波综合实验系统附录二平行极化波和垂直极化波附录三静电场描绘仪电源及使用方法参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我关注到这本书在章节安排上的逻辑性达到了一个很高的水准。它不是简单地将知识点堆砌在一起，而是构建了一个清晰的知识地图。从最基础的场论概念出发，逐步过渡到麦克斯韦方程组的完整体系，再到传播、辐射和散射等高级主题，每一步的衔接都显得水到渠成，自然而然。这种高度的内在一致性，让读者在构建知识框架时感到非常轻松，不会出现前后知识点打架或者理解出现断层的情况。我发现，当我对某个章节的内容感到疑惑时，往回追溯到前几章，往往能找到清晰的铺垫和解释，这充分体现了编者在整体架构设计上的深思熟虑。对于需要长期学习和深入研究的读者而言，这种结构化的呈现方式，是评估一本专业书籍价值的关键指标之一。

评分☆☆☆☆☆

这本书在提供基础知识的同时，还提供了相当丰富的拓展阅读材料和思考题，这使得它不仅仅是一本“被动接受知识”的读物，更是一个主动学习和自我检验的平台。每节课后的习题设计得非常巧妙，它们往往不直接考查公式记忆，而是要求读者运用所学原理去分析和解决一个微缩的实际问题，这才是真正考验理解深度的试金石。更难得的是，书中对这些思考题的提示和引导非常到位，不会直接给出标准答案，而是点到为止，留给读者足够的思考空间。对于那些希望通过解题来巩固和深化理解的读者来说，这本书无疑提供了极大的便利。它成功地将“学习”与“应用”这两个环节无缝对接起来，构建了一个良性的知识循环回路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格非常独特，它没有采用那种一板一眼的教科书式语言，而是融入了大量的历史背景和实际应用案例，让整个学科的学习过程变得生动有趣。读起来不像是在啃教材，更像是在阅读一本高质量的科普读物，只是专业深度上更胜一筹。作者在阐述基本原理时，总是能巧妙地联系到现实世界中的工程实例，比如无线通信、雷达技术等方面，这极大地激发了我探索更深层原理的兴趣。我特别喜欢它对一些经典实验的描述，细节详尽，让人仿佛身临其境，能够更好地理解理论是如何在实践中被验证和应用的。这种将理论与实践紧密结合的编排方式，对于培养读者的工程思维大有裨益，远比纯粹的数学推导来得有效和持久。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和印刷质量真的没得说，纸张厚实，封面设计也挺有品位的，拿在手里沉甸甸的，一看就是本值得收藏的专业书籍。我尤其欣赏它在内容呈现上的匠心独运，图文并茂的排版方式让复杂的理论概念变得直观易懂。比如，那些复杂的公式推导过程，书中都用清晰的步骤一步步拆解开来，配上精美的插图辅助说明，即便是初学者也能很快抓住核心脉络。我感觉作者在编写这本书时，真的深入研究了读者的学习痛点，而不是简单地罗列知识点。整个阅读体验非常流畅，没有那种枯燥乏味的感觉，反而像是有一位经验丰富的老师在身边耐心讲解。这种注重细节和用户体验的设计，使得这本书在众多教材中脱颖而出，非常适合需要系统学习和深入理解相关领域知识的读者。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，市面上关于这类硬核基础学科的书籍汗牛充栋，但真正能够做到兼顾理论深度与阅读舒适度的却屈指可数。这本书给我的感觉是，它找到了一个非常精妙的平衡点。它在保证了严谨性毋庸置疑的前提下，巧妙地规避了许多让人望而却步的晦涩表达。比如，对于一些抽象的矢量分析和场论概念，作者采用了类比推理和几何直观解释的方法，而不是一上来就抛出艰深的数学定义，这种循序渐进的引导方式，极大地降低了跨入门槛的难度。对于那些在本科阶段学习基础不牢固，希望重新系统梳理知识体系的读者来说，这本书无疑是一剂良方。它不仅是知识的传递者，更像是一个温和的领航员，指引读者稳健地航行于复杂的理论海洋之中。

评分☆☆☆☆☆