以下的教学日程提供了课程讲座(L),习题课(R),和测验(Q)的信息。
教学日程
| 课次 # |
主题 |
重要日期 |
| I. Maxwell 方程 |
| R1 |
矢量和积分的复习;笛卡儿,圆柱和球坐标系统;ej(ωt-kz)复数符号;梯度,卷度和散度 |
布置作业 1 |
| L1 |
库仑-洛仑兹力定律;麦克斯韦方程的积分形式;对点,线,表面电荷和电流运用高斯和安培定律获得简单的电磁场解。叠加;简单的圆柱和球体源的问题
演示: H/M 10.2.1 - Edgerton 生磁器 |
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| R2 |
对空间分布的体电荷密度和体电流密度运用高斯和安培的叠加定律和积分形式的简单问题 |
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| L2 |
边界条件;在表面电荷和表面电流问题中运用边界条件 |
布置作业 2 |
| R3 |
边界条件问题,比如,理想导体球或圆柱围绕点或线电荷或线电流 |
提交作业 1 |
| L3 |
散度和斯托克斯定律;麦克斯韦方程组的微分形式;电准静态和磁准静态;电势和梯度算子
演示: H/M 10.0.1 在MQS系统中的电压非独特性 |
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| R4 |
用麦克斯韦方程组微分形式的解:面和体电荷或面电流,圆柱和球 |
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| L4 |
电场,电势,和梯度;泊松方程和拉普拉斯方程;点电荷的电势;库仑叠加 |
布置作业 3 |
| R5 |
电偶极子(电势和电场)运用库仑叠加的简单问题(线电荷,环线电荷,盘状面电荷) |
提交作业 2 |
| L5 |
镜像做图法 |
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| R6 |
平面,圆柱和球的镜像法做图 |
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| L6 |
介质;非传导电介质,导体和磁体构成定律;电荷驰豫
演示:H/M 6.6.1人造电介质;9.4.1 B-H特性测量 |
布置作业 4 |
| R7 |
在笛卡儿,圆柱和球坐标系中的电容,电阻,电导和电荷驰豫问题
演示:H/M 7.7.1在欧姆导体中的电荷驰豫;补充:卡尔文水流发电机 |
提交作业 3 |
| L7 |
边界条件电荷的守恒;麦克斯韦电容;磁偶极子和电路;阻抗 |
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| II. 平面波 |
| L8 |
波方程;伯印庭定律 |
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| R8 |
正旋稳态;在理想导体和电介质上的垂直入射
演示:平面波 |
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| L9 |
在理想导体上的倾斜入射;TM波倾斜入射到特征参数为ε和µ的无损介质中 |
布置作业 5 |
| R9 |
思奈尔(Snell)定律:布鲁斯特和临界角;欧姆损耗效应;透入深度
演示:激光和棱镜布鲁斯特角,临界角 |
提交作业 4 |
| R10 |
激光;光学应用:反射极化;完全反射棱镜;光纤 |
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| R11 |
激光:光学设备 |
提交作业 5
布置作业 6 |
| III. 传输线和波导 |
| L10 |
平行板传输线;波方程;正弦稳态
演示:H/M 13.1.1 驻波的可视化 |
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| R12 |
在短路,开路和负载情况下的传输线正弦稳态问题;电路粗略等效为电容和电感时的短线限制 |
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| L11 |
伽马平面;史密斯表;VSWR;λ/4变压器
演示:V(z,t), I(z,t) |
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| R13 |
测验 1 复习 |
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| Q1 |
测验 1 |
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| R14 |
运用史密斯表的阻抗和VSWR问题;谐波电路 |
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| L12 |
波方程(无损);传输线上的暂态波
演示:H/M 14.4.1 传输线匹配,反射,和准静态充电 |
布置作业 7 |
| R15 |
暂态波驱动和初值问题
演示:暂态波 |
提交作业 6 |
| L13 |
末端反射;驱动和初值问题 |
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| R16 |
波导场;面电荷和电流;电场,磁场线的计算和绘制
演示:不同波导模式下的电场,磁场线绘制 |
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| L14 |
矩形波导;横向磁场和横向电场模;截断 |
布置作业 8 |
| R17 |
腔型共振器;群和相速度;色散关系;激光 |
提交作业 7 |
| IV. 场和力 |
| L15 |
电介质波导
演示:衰减波 |
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| R18 |
在电容和电感系统中的力的问题 |
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| L16 |
在电场和磁场中的能量;实际中求电场力和磁场力的原则;磁路问题
演示:H/M 11.6.2在电介质上的受力情况 |
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| R19 |
对运动介质的欧姆定律;法拉第盘(单极发电机);转矩;等效电路 |
提交作业 8
布置作业 9 |
| L17 |
同步电机
视频:同步电机 |
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| L18 |
自激电磁电机
演示:H/M 7.7.1 范得格拉夫(Van de Graaff)和开尔文(Kelvin)发电机;自激换相电机 |
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| R20 |
测验 2 复习 |
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| Q2 |
测验 2 |
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| R21 |
电机得转矩-速度特征 |
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| V. 天线和辐射 |
| L19 |
电荷和电流产生的辐射;对标量和矢量势的叠加解;偶极子点电荷的辐射;接受天线 |
布置作业 10 |
| R22 |
偶极子点电荷产生的电磁场;远场解;辐射电阻;有效偶极子长度;天线增益 |
提交作业 9 |
| L20 |
二元素数组; 宽边天线阵(垂射天线阵列)和端射天线阵
演示:辐射形式 |
布置作业 11 |
| R23 |
元素和数组因子;N个偶极子数组; 束控制
演示:辐射形式/计算机模拟 |
提交作业 10 |
| L21 |
发送和接受天线;无线和光通讯 |
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| R24 |
无线和光通讯问题 |
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| VI. 声学 |
| L22 |
声波 |
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| R25 |
声波边界值问题 |
提交作业 11 |
| L23 |
课程复习 |
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