高等电磁理论及应用

课程编码：180093085401P2004H 英文名称：Advanced Electromagnetic Theory and Application 课时：50 学分：2.50 课程属性：专业核心课 主讲教师：李超

本课程主要介绍电磁场基本理论、平面电磁波、电磁场的位函数及其方程、电磁场的基本定理、电磁场的波函数与分离变量法、电磁辐射与散射、电磁场的格林函数与积分方程法、导波理论、电磁场的数值计算方法、电磁理论应用与前沿等内容，使学生掌握电磁场与电磁波原理、电磁波产生与传播机理等基本规律，建立独立分析解决电磁场有关问题的科学思维，同时对学科发展方向及应用前沿有一定的了解和掌握。

矢量分析与场论、数学物理方法及特殊函数、电磁场与电磁波

第一章 矢量分析 3.0学时 李超
第1节 电磁理论发展史
第2节 矢量代数
第3节 梯度、散度和旋度
第4节 关于散度和旋度的一些定理
第5节 哈密顿算符二级运算公式
第6节 哈密顿算符作用于乘积
第7节 曲线正交坐标系下的算子
第8节 亥姆赫兹定理
第二章 基本电磁理论 5.0学时 李超
第1节 电荷和静电场
第2节 电流和静磁场
第3节 Maxwell方程组
第4节 时谐场的复数表示法
第5节 边界条件
第6节 介质的电磁特性与本构方程
第7节 波动方程
第三章 电磁能量与动量 3.0学时 李超
第1节 并矢基础知识
第2节 电磁场与电荷系统的能量与动量
第3节 电磁场的能量守恒方程
第4节 电磁场的动量守恒方程
第5节 麦克斯韦张力张量
第四章 平面电磁波 3.5学时 李超
第1节 各向同性、均匀媒质中的平面波
第2节 波矢量
第3节 平面电磁波的极化
第4节 平面波反射与透射的一般规律
第5节 各向异性、均匀媒质中的平面波
第6节 平面波对分界面的垂直入射
第7节 平面波对分界面的斜入射
第8节 分层媒质中平面波的反射与透射
第五章 电磁场的位函数及其方程 3.0学时 李超
第1节 标量位和矢量位
第2节 洛伦兹规范
第3节 电流元的辐射
第4节 库仑规范-横向规范
第5节 赫兹矢量位
第6节 电磁场的赫兹矢量表达
第六章 电磁场的基本定理 6.0学时 李超
第1节 广义麦克斯韦方程组
第2节 对偶原理
第3节 叠加原理
第4节 唯一性定理基础
第5节 镜像法及应用
第6节 唯一性定理拓展
第7节 等效原理
第8节 感应定理
第9节 互易定理
第10节 惠根斯原理
第11节 巴比涅原理
第12节 电磁场基本定理的相互关系
第七章 电磁理论相关特殊函数简介 2.5学时 李超
第1节 线性二阶常微分方程
第2节 柱贝赛尔函数
第3节 球贝赛尔函数
第4节 勒让德多项式
第5节 连带勒让德多项式
第八章 波函数与分离变量法-Part1 3.5学时 李超
第1节 无源区域电磁场量的自由度
第2节 标量波函数
第3节 矢量波函数
第4节 不同坐标系下矢量波函数的构造方式
第5节 广义柱坐标下的横向场与纵向场
第6节 直角坐标系下的分离变量法-平面波分解
第7节 平面口径场的辐射计算
第九章 波函数与分离变量法-Part2 4.0学时 李超
第1节 圆柱坐标系下的分离变量法-柱面波分解
第2节 长直线流源的辐射场计算
第3节 平面波分解为柱面波
第4节 非标准柱面波分解为标准柱面波
第5节 导体与介质圆柱对平面波的散射
第6节 球坐标系下的分离变量法-球面波分解
第7节 球谐函数的正交完备性
第8节 平面波分解为球面波
第9节 导体与介质球对平面波的散射
第十章 格林函数与积分方程法-Part1 4.0学时 李超
第1节 非齐次波动方程
第2节 标量格林定理与矢量格林定理
第3节 格林函数与标量积分方程
第4节 齐次边界条件与格林函数的对称性
第5节 时域波动方程与时域格林函数
第6节 时域与频域唯一性定理的关系
第7节 电场矢量积分方程
第8节 磁场矢量积分方程
第十一章 格林函数与积分方程法-Part2 3.5学时 李超
第1节 并矢格林函数及其波动方程
第2节 并矢格林函数的对称性
第3节 并矢格林函数积分方程
第4节 简单并矢格林函数的求解
第十二章 导波理论-波导与谐振腔 4.0学时 李超
第1节 导波场的行波解
第2节 导波场的横向和纵向分量
第3节 波导系统中的导波波型
第4节 导波波型的正交性
第5节 矩形波导中的电磁波
第6节 圆柱波导中的电磁波
第7节 同轴波导中的电磁波
第8节 波导的激励
第9节 谐振腔的主要参数
第10节 矩形谐振腔
第11节 圆柱和同轴谐振腔
第十三章 电磁理论应用与前沿 5.0学时 李超
第1节 电磁场数值计算简介
第2节 新型电磁材料与电磁隐身简介
第3节 电磁波谱中的太赫兹GAP

李超，博士，研究员，博士生导师。主要从事毫米波与太赫兹成像雷达技术、新型人工电磁材料与天线、电磁场数值计算等方面的研究工作。作为负责人主持和完成国家863计划重点项目、国家重点研发计划项目、国防科技创新重点项目、装备预研重点项目、装发共性技术重点项目、国家自然科学基金项目等二十余项，在Phys. Rev. Lett.，IEEE T. MTT等国际著名学术期刊上发表SCI论文七十余篇，申请发明专利三十余项；获军队科技进步奖、教育部自然科学奖等多项省部级科技奖励。