《工程电磁场》课程教学大纲
课程编号：01010004
课程名称（中/英文）：工程电磁场/ Engineering Electromagnetic Field
课程类型：专业基础课
学 时：32学时
学 分：2
适用对象：电气工程及其自动化
开设学期：4
先修课程：高等数学、大学物理、电路等
后续课程：发电厂电气部分、电能计量、高电压技术
开课单位：电力学院
一、课程描述
《工程电磁场》是一门理论性和应用性很强的课程，以高等数学、大学物理、电路理论为基础，与发电厂电气部分、电能计量、高电压技术密切联系。课程的主要任务是使学生在大学物理（电磁学）的基础上，进一步掌握电磁场的基本规律和基本分析方法。
课程通过学习静电场、恒定电场、恒定磁场和时变电磁场等理论，使学生具备对电磁现象进行初步的定性分析，并定量分析的能力，为后续课程理论支持。
二、课程目标
课程目标1（LO1）：掌握静电场、恒定电场、恒定磁场、时变电磁场的基本方程、基本规律和基本分析方法，能够对电气工程中的电磁问题进行初步定性分析，并进行数学建模并求解。（支撑毕业要求1.2）
课程目标2（LO2）：掌握不同媒质分界面上的条件，边值问题，镜象法和电轴法，静电比拟等，能够针对电气工程中的电磁模型给出不同的解决方案。（支撑毕业要求1.3）
课程目标3（LO3）：能够对电容与部分电容、电导与接地电阻、电感、电磁能量与电磁力、磁路等进行分析计算，具备对电力系统和电气设备的电磁问题进行建模、分析和定量计算能力。（支撑毕业要求2.2）
三、课程目标与毕业要求的对应关系
序号 | 毕业要求 | 毕业要求指标点具体内容 | 课程目标 |
1 | 毕业要求1.2 | 1.2掌握专业基础知识,并能运用于对电气工程问题中的基础环节、元件进行数学建模并求解。 | LO1 |
2 | 毕业要求1.3 | 1.3能够将数学和电气工程专业知识用于推演，分析电气工程问题，并寻求解决方案。 | LO2 |
3 | 毕业要求2.2 | 2.2具备对复杂电气工程问题的关键环节进行表达与建模的能力。 | LO3 |
四、教学内容、重难点和课时安排
内容一 静电场（12学时）LO1& LO2& LO3
1. 电场强度与标量电位
重点：电场强度和电位的计算
难点：电荷密度和电力线的概念
2．静电场的有散性、高斯定理
重点：高斯定律的应用和计算
难点：静电场中的导体和电介质的特点
3．不同媒质分界面上的条件、静电场的边值问题
重点：泊松方程与拉普拉斯方程和唯一性定理
难点：电位的衔接条件
4．镜象法和电轴法
重点：镜像法和电轴法的应用
难点：点电荷对不同介质分界面的镜像法
5．电容与部分电容、静电能量和电场力
重点：两导体系统电容的计算；电场能量计算
难点：虚位移法计算静电力；法拉第观点
内容二 恒定电场（6学时）LO1& LO2& LO3
1. 恒定电流场基本方程、不同媒质分界面上的条件
重点：基本方程；
难点：电流密度
2．恒定电流场的边值问题、静电比拟
重点：恒定电场与静电场的比拟
3．电导与接地电阻
重点：电导、接地电阻的计算
难点：跨步电压的分析
内容三 恒定磁场（10学时）LO1& LO2& LO3
1. 磁感应强度和安培环路定律
重点：安培环路定律及应用
难点：磁感应强度的计算
2．恒定磁场基本方程和分界面衔接条件
重点：基本方程
3．磁位、磁矢位和恒定磁场的边值问题
重点：磁位和磁矢位的分析
4．电感和磁场能量与力
重点：自感和磁场能量计算；虚位移法求解电磁力
难点：内自感的求解
5．磁路及其计算
重点：磁路及其计算
内容四 时变电磁场（4学时）LO1& LO2
1. 电磁感应定律和全电流定律
重点：全电流定律
2．麦克斯韦方程和分界面上的衔接条件
重点：麦克斯韦方程
难点：分界面上的衔接条件
五、课程教学方法
1．课堂教学方法
课堂讲授、案例学习、小组讨论、课堂练习（包括在线练习）
2．教学方法与课程目标的对应关系
教学方法 | 周数 | LO1 | LO2 | LO3 |
1. 课堂讲授 | 1-8 | √ | √ | √ |
2. 案例学习 | 2,4,5,6 | | √ | √ |
3. 小组讨论 | 1-8 | √ | √ | √ |
4. 课堂练习（在线练习） | 1-8 | √ | √ | √ |
5．阶段测试 | 5,8 | √ | √ | √ |
六、课程教学评价方法
总评成绩构成（100%）=在线练习（5%）+作业（5%）+测验（20%）+专题研究（10%）+期末考试（60%）
课程 目标 | 支撑 毕业 要求 | 评价方式及成绩比例 | 成绩比例% |
在线练习 | 作业 | 测验 | 专题研究 | 期末考试 |
1 | 1.2 | 5 | | 9 | | 22.8 | 36.8 |
2 | 1.3 | | | 6 | | 14.4 | 20.4 |
3 | 2.2 | | 5 | 5 | 10 | 22.8 | 42.8 |
合计 | 5 | 5 | 20 | 10 | 60 | 100 |
1.在线练习考核评分标准：
观测点 | 测验评分标准(LO1) |
5分 | 4.5分 | 4分 | 3.5分 | 3分 |
学习通平台相关知识点练习题 | 总平均分在90分以上。 | 总平均分在80-90分区间。 | 总平均分在70-80分区间 | 总平均分在60-70分区间。 | 总平均分在60分以下。 |
2.作业考核评分标准：
观测点 及权重 | 测验评分标准(LO3) |
5分 | 4.5分 | 4分 | 3分 | 0分 |
内容 （50%） | 电磁场分析合理，内容完整，撰写规范。 | 电磁场分析合理，内容基本完整，撰写略不规范。 | 电磁场分析合理，内容基本完整，撰写不是很规范。 | 电磁场分析基本合理，内容不完整，撰写不规范。 | 未提交报告。 |
计算 （50%） | 电磁计算过程正确、规范；计算结果完全正确。 | 电磁计算过程正确；计算结果正确率大于90%。 | 能体现主要计算过程；计算结果正确率大于80% | 主要电磁计算过程缺失；计算结果正确率在70% | |
3.专题研究考核标准：
观测点 | 测验评分标准(LO3) |
10分 | 9-8分 | 7-6分 | 5-4分 | 0分 |
报告、分析、计算 | 专题内容完整；撰写规范； 电磁场原理应用正确；分析方法完全合理；结论完整正确。 计算过程正确、规范；计算结果正确 | 专题内容基本完整；撰写略不规范；电磁场原理应用正确；分析方法相对合理；结论相对完整； 计算过程正确；计算结果正确率大于80% | 专题内容基本完整；撰写不是很规范；电磁场原理应用基本正确；分析方法基本合理；结论基本完整；能体现主要计算过程；计算结果正确率大于60% | 内容不完整；撰写不规范；电磁场原理应用正确；分析方法错误；结论错误。 主要计算过程缺失；计算结果正确率在50% | 未提交报告。 |
4.阶段测验考核标准
详细评分标准见试卷参考答案
观测点及权重 | 课程目标 | 考核内容 | 题型 |
测试1、2： (权重9%) | LO1 | 静电场中场强概念；静电场的无旋性与标量电位；有散性、场与源的关系；高斯定理；恒定电流场的基本方程、特性与标量电位；恒定磁场的基本概念；无散性和毕奥-沙伐定律；有旋性和安培环路定律；矢量磁位和标量磁位及其方程；麦克斯韦方程。 | 单选题 判断题 |
测试1、2： (权重6%) | LO2 | 不同媒质分界面上的条件；边值问题；镜象法和电轴法；静电比拟。 | 单选题 判断题 |
测试1、2： (权重5%) | LO3 | 电容与部分电容；静电能量和电场力；电导与接地电阻；电感的定义和计算；磁场能量和磁场力；磁路的计算。 | 单选题 判断题 |
5.期末考试考核标准
详细评分标准见试卷参考答案
课程目标 | 考核内容 | 题型 | 权重占比 |
LO1 | 对电气工程中的电磁问题进行初步定性分析，并进行数学建模并求解。包括静电场中场强概念；静电场的无旋性与标量电位；有散性、场与源的关系；高斯定理；恒定电流场的基本方程、特性与标量电位；恒定磁场的基本概念；无散性和毕奥-沙伐定律；有旋性和安培环路定律；矢量磁位和标量磁位及其方程；麦克斯韦方程。 | 填空题 单选题 简答题 计算题 | 22.8% |
LO2 | 针对电气工程中的电磁模型给出不同的解决方案。包括不同媒质分界面上的条件；边值问题；镜象法和电轴法；静电比拟。 | 填空题 计算题 | 14.4% |
LO3 | 对电力系统和电气设备的电磁问题进行建模、分析和定量计算。包括电容与部分电容；静电能量和电场力；电导与接地电阻；电感的定义和计算；磁场能量和磁场力；磁路的计算。对电力系统和电气设备的电磁问题进行建模、分析和定量计算 | 填空题 计算题 | 22.8% |
七、教材及参考书目
1.教材：
[1] 冯慈璋主编，《工程电磁场导论》，第一版，高等教育出版社， 2000.6
2.参考书目：
[1] 冯慈璋主编,《电磁场》，第二版，高等教育出版社，1983.10
[2] 郭辉萍主编，《电磁场与电磁波》，第三版，西安电子科大出版社，2010.12
[3] 倪光正主编，《工程电磁场原理》，高等教育出版社，2002,6
