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《工程电磁场与系统仿真》课程学习指南

  • 作者:
  • 发布时间:2017-03-14 09:53:46
  • 来源:

授课教师姓名

胡晓东、许志伟、林友杰

职称

副教授2人,讲师1人

开课学院

电气信息学院

E-mail

81089498@qq.com

联系电话

15673221078

课程名称

电路理论

学分

1.5

学 时

理论

24

实验

4

上机

课程性质

□公共基础必修课

□公共选修课 R学科基础课

□专业课 □专业类选修课

考核方式

R闭卷

R开卷

£综合测评

开课学期

2018年春季

起 止 周

1-12

授课时间

授课地点

辅导答疑时间

周四晚9、10

辅导答疑地点

B-206教师休息室

一、课程描述

工程电场与系统仿真是电气工程及其自动化专业的是一门学科基础必修课。主要内容:电磁场的基本定律;静电场、恒定电流电场和恒定电流磁场;静态电磁场边值问题的解法;时变电磁场;工程电磁场应用专题。通过本课程的学习,让学生在大学物理电磁学的基础上,进一步掌握电磁场基本概念;用场的观点对电气工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析与判断;学习工程电磁场常用的计算原理与方法,为进一步学习各种较复杂的电磁场打下基础。课程有很强的理论性又注重与工程实践的结合。

二、课程目标

通过本课程的学习,进一步掌握电磁场基本概念、基本原理和数学分析方法。掌握场论、麦克斯韦方程组、各类电磁场的基本方程及基本特性、电磁场边值问题的基本分析方法等;用场的观点对电气工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析与判断。熟悉电气领域中的击穿、饱和、电晕、电磁屏蔽、集肤效应、电磁兼容等现象和过程;熟悉工程电磁场常用的计算原理与方法,熟悉工程电磁场的常用的仿真软件;能够用常用的工程电磁场软件对电气装备的简单的电磁现象进行定性分析;具备电气设备中电磁场的分析和计算的初步能力。熟悉电气装备中电磁场建模方法、能够进行定性和定量的分析;了解提高电气设备的电磁性能的途径,了解电气装备、电气工程领域及人类社会对工程电磁场提出的新要求,以及工程电磁场在电气工程领域中的新进展。

具体培养的能力主要集中在以下几个方面:

1.培养学生用场的观点对电气工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析与判断,并进行数学建模和初步数学分析的能力。

2.培养学生对电磁工程问题进行仿真和分析的能力,并能够理解其仿真的局限性。

课程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求

课程目标对毕业要

求的支撑关系

1工程知识:能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题;

1.3能对复杂电气工程设计方案和模型的正确性进行推理并得出结论;

1

5使用现代工具:能够针对复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,包括对复杂工程问题的预测与模拟,并能够理解其局限性;

5.3能够对仿真结果进行分析研究,以便对复杂工程问题进行预测与模拟,并能够理解其仿真的局限性。

2

三、学习内容及要求

“学习内容及要求”较为详细地介绍课程学习的主要内容及学习,针对不同的学习内容,分别将对应知识点划分为专业知识主导型和工程应用主导型。专业知识主导型强调学生对该知识点偏向理论上的认识、分析和应用,更多强调专业基础知识,对该知识点的讲授、理解、应用和考察更侧重概念上理解、理论上分析推导;而工程应用主导型表明该知识点更侧重于在实际工程中应用和分析,对知识点的讲授、理解、应用和考察更偏重工程应用角度。

根据知识点的掌握要求,将各知识点掌握程度分为理解并掌握、理解、了解和选学。理解并掌握指学生对该知识点需要理解所以内容并能够熟练应用;理解指学生对该知识点需要理解大部分内容并能一定程度的应用;了解指学生对该知识点只需要了解其思想或大致内容即可;选学需要学生自己去学习相关知识点。

2 知识点内容、划分类别、掌握要求、重难点、课时安排与教学方式表

序号

知识单元

章节单元

知识点

知识 点划分

掌握程度

重点与难点

课程目标

课程时间安排

教学方法与手段

1

电磁场的数学物理基础

第1章电磁场的数学物理基础

电磁场物理模型

专业知识主导型

理解

1

6课时

课堂讲授:多媒体+板书

⟡ 矢量分析:梯度、散度、旋度

专业知识主导型

理解掌握

重点

⟡ 场论基础:散度定理、斯托克斯定理、无旋场与无散场、亥姆霍茨定理

专业知识主导型

理解掌握

重点

⟡ 麦克斯韦方程

专业知识主导型

理解掌握

重点

2

静态电磁场

第2章 静电场

⟡ 静电场基本方程与场的特征

专业知识主导型

理解掌握

重点

1

4课时

课堂讲授:多媒体+板书

⟡ 自由空间中的电场、导体和电介质

专业知识主导型

理解

⟡ 边值问题的数学模型及其解法、镜像法

专业知识主导型

理解

⟡ 电容•部分电容、静电场的能量、电场力

专业知识主导型

理解

6

第3章 恒定电流的电场与磁场

⟡ 恒定电场的基本方程与场的特性

专业知识主导型

理解掌握

重点

⟡ 静电比拟、接地系统

专业知识主导型

理解

1

4课时

课堂讲授:多媒体+板书

⟡ 恒定磁场的基本方程与场的特性

专业知识主导型

理解掌握

重点

⟡ 真空中的磁场与媒质中的磁场

专业知识主导型

理解

⟡ 磁场能量和磁场力

自学

4

动态电磁场

第4章 动态电磁场基本理论与准静态电磁场

⟡ 时谐电磁场的基本方程和复数表示

专业知识主导型

理解掌握

1

4课时

课堂讲授:多媒体+板书

⟡ 准静态电磁场

专业知识主导型

理解掌握

⟡ 磁扩散、磁屏蔽、集肤效应、涡流

专业知识主导型

理解

5

电磁场系统仿真

电磁场系统数值分析与系统仿真

⟡ 常见的电磁场的数值分析方法

工程应用主导型

了解

2

6课时

多媒体及上机

⟡ Maxwell2D的建模与场分析的基本步骤

工程应用主导型

理解掌握

重点

四、考核与评价方法

1. 考核方式:闭卷考试,百分制;

2. 课程成绩=闭卷或半开卷考试(60%)+平时成绩(40%)

3.考勤累计3次不请假未到的同学取消考试资格;

五、学习资源

教材:《工程电磁场》(第3版),倪光正主编,高等教育出版社,2016年.

参考资料:

(1)《工程电磁场导论》,冯慈璋主编,高等教育出版社,2010年;

(2) 《工程电磁场数值计算》,倪光正主编,机械工业出版社出版,2010年;

(3)Ansoft12在工程电磁场中的应用,赵博,中国水利水电出版社,2013年。