14

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Читинский государственный технический университет

Институт технологических и транспортных систем.

Факультет технологический

Секция Физики и техники оптической связи

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

____________ Н.М.Филиппов

“____”______________ 2002 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине “Электромагнитные поля и волны”

на 162 часа по направлению 654400 - Телекоммуникации, для специальности 071700 - Физика и техника оптической связи.

Составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования (ГОС 2000) и стандартом

предприятия СТП ЧитГТУ 01-97

“Согласовано” _____________________ должность, подпись, инициалы, фамилия “____” ____________2002г. __________________ “____” ____________ 2002 г.

Рассмотрено На заседании секции физики и техники Оптической связи “____” ______________ 2002 г. Зав. секцией__________ И.В.Свешников

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе.

1. Цель преподавания дисциплины «Электромагнитные поля и волны».

Целью преподавания дисциплины является формирование у студентов, обучающихся по направлению 654400 (телекоммуникации) специальности 071700 (физика и техника оптической связи) навыков и умений, позволяющих проводить самостоятельный анализ физических процессов, происходящих в различных направляющих системах, устройствах сверхвысоких частот, в однородных и неоднородных средах и алгоритмизацию краевых задач электродинамики.

1.2. Задачи изучения дисциплины.

В результате изучения дисциплины студенты, обучающихся по направлению 654400 (телекоммуникации) специальности 071700 (физика и техника оптической связи) должны приобрести знания, навыки и умения, имеющие не только самостоятельное значение, но и обеспечивающие базовую подготовку для усвоения ряда последующих дисциплин:

• О структуре электромагнитных волн, распространяющихся в различных средах, в линиях передачи электромагнитной энергии и объёмных резонаторах;

• О процессах распространения волн в различных средах;

• Об основных уравнениях, описывающих электромагнитное поле, энергетические соотношених и о физических процессах, происходящих в нем;

Приобрести знание и уметь применять:

• на практике методы решения уравнений Максвелла при заданных источниках;

• методы исследования элементарных излучателей, анализировать структуру электромагнитного поля плоских волн, распространяющихся в однородных средах;

• знать явления возникающие на границе раздела сред, основные методы решения задач дифракции;

• знать общие свойства волн, распространяющихся в линиях передачи, уметь анализировать структуру электромагнитного полч в различных линиях передачи, включая полые и диэлектрические волноводы, а также волоконные световоды;

• уметь анализировать волновые процессы в нерегулярных линиях передачи, знать принципы работы элементов линий передачи;

• уметь проводить расчеты избирательных свойств объемных резонаторов;

• получить навыки практической работы с лабораторными макетами для изучения структуры электромагнитных полей, а также с современной измерительной аппаратурой.

Данная дисциплина является первой, в которой студенты изучают вопросы практического применения теории электромагнитного поля. Она находится на стыке дисциплин, обеспечивающих базовую и специальную подготовку студентов. Изучая эту дисциплину, студенты впервые знакомятся со структурой электромагнитного поля, возникающего в различных средах и направляющих системах. Приобретенные студентами знания и навыки необходимы как для грамотной эксплуатации телекоммуникационной аппаратуры, так и для разработки широкого класса устройств, связанных с передачей и приемом сигналов.

3. План учебного процесса.

Всего часов – 162;

Аудиторных – 90;

Лекций – 36;

Лабораторных – 18:

Практических – 36;

Самостоятельная работа – 72.

Распределение по семестрам:

5: 2-1-2 / 4.

Экзамен – 5 семестр.

2. Объем дисциплины и виды учебной работы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестр
Общая трудоемкость дисциплины	162	5
Аудиторные занятия	90	5
Лекции	36	5
Практические занятия (ПЗ)	36	5
Лабораторные работы (ЛР)	18	5
Самостоятельная работа	72	5
Курсовая работа	36	5
Подготовка к практическим занятиям	18	5
Подготовка к лабораторным работам	18	5
Вид итогового контроля	экзамен	5

3. Содержание дисциплины.

3.1. Разделы дисциплины и виды занятий.

№ п/п	Раздел дисциплины	Лекции	ПЗ	ЛР
1.	Введение	2
2.	Основные уравнения электромагнитного поля.	2	4
3.	Энергия и мощность электромагнитного поля.	2	4
4.	Решения уравнений Максвелла при заданных источниках. Электродинамические потенциалы.	2	6
5.	Основные теоремы и принципы в теории гармонических полей.	2	4
6.	Излучение электромагнитных волн.	2	2	4
7.	Плоские волны в однородной среде	2	4
8.	Отражение и преломление плоских волн на границе раздела двух сред	2	4	4
9.	Дифракция электромагнитных волн.	2	2
10.	Общие свойства волн, распространяющихся в линиях передачи энергии.	2	2
11.	Линии передачи с Т волнами.	2
12.	Полые металлические волноводы.	2	4	2
13.	Линии передачи поверхностных волн	2		2
14.	Волновые процессы в нерегулярных линиях передачи	2		2
15.	Элементы линий передачи	2		2
16.	Объемные резонаторы	2		2
17.	Заключение	4

3.2. Содержание разделов дисциплины.

1. Введение.

Предмет и содержание курса. Краткий исторический обзор развития учения об электромагнетизме. Роль русских учёных в развитии теории электромагнитных полей и волн. Электромагнитное поле как одна из форм материи. Макроскопические и квантовые свойства поля. Предмет классической электродинамики. Электромагнитные поля и современная радиотехника, роль теории электромагнитных полей и волн в развитии науки, систем связи и вещания, телекоммуникации, радиоастрономии и др.

2. Основные уравнения электромагнитного поля.

Основные уравнения электромагнитного поля - уравнения Максвелла. Векторы электромагнитного поля. Макроскопические параметры материальных сред. Классификация и виды сред. Скалярные и тензорные параметры сред. Материальные уравнения.

Уравнения Максвелла в дифференциальной форме. Закон Ома и Джоуля в интегральной и дифференциальной формах. Уравнения непрерывности и закон сохранения заряда. Сторонние источники. Полная система уравнений Максвелла с учетом сторонних источников.

Граничные условия. Поведение векторов на границе раздела двух сред. Граничные условия для нормальных и касательных составляющих векторов электромагнитного поля. Граничные условия на поверхности идеального проводника.

Классификация электромагнитных явлений по их зависимости от времени. Статические, стационарные и квазистационарные поля. Гармонические колебания.

Роль гармонических колебаний в теории и технике телекоммуникационных систем и радиотехнике.

Метод комплексных амплитуд. Система уравнений Максвелла для монохроматического поля в комплексной форме. Комплексные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды. Факторы, влияющие на величину мнимой части комплексной диэлектрической и магнитной проницаемости. Диэлектрические и магнитные потери.