高等电磁场理论教学中物理思维培育的探索
发布时间：2021-06-21 12:02
高等电磁场理论是研究生专业核心课程,是本科电磁场理论课程的深化和拓展。为了提高学生学习该课程的积极性,提高教学效果,在课堂教学中尽可能地采用物理模型、物理现象对概念和公式进行讲解,从而使学生对电磁场理论的概念理解可以更加深刻、更加物理。通过初步实践该课堂教学方法,发现该教学方法能提高教学质量。
【文章来源】：教育教学论坛. 2019,(24)
【文章页数】：2 页
【部分图文】：
均匀矩形波导中波的弹跳现象[2]传播方向与Z轴的夹角为arccos（k/k）
%2姨>C由投影知群速度为vg=Ccosθ=C1-（kc/k）%2姨以上通过将均匀矩形波导中的波传播问题分解成两个方向的平面波，然后针对平面波进行分析，使用投影的方法即可求得相速度和群速度。这是一种先使用欧拉公式，将模式场方程分解成两个方向的平面波，然后再进行分析的方法。另外还有一种直接用镜像原理进行等效，直接分析的方法。首先假设一个波导截面，电场在Y方向上没有变化，因此我们可以忽略波导的顶部和底部，将波导简化成为间距为a的两块金属板，波导中存在激励S0。[3]应用镜像原理，即可将问题转化为其中，当r2-r0=λ0/2，sinθ=λ0/2a时，相位是同相的，幅度叠加。这时波导波长即可通过投影的方法用三角函数进行表示，例如λg=λ0/cosθ。这种通过物理现象和物理意义进行讲解的方法还可以在别的知识点中应用。例如均匀矩形波导中的截止现象。一般来说，课堂教学时讲解截止频率一般解释为kz=0时，截止波数kc对应的频率，即为截止频率（fc）mn=（kc）mn/（2εμ%姨）。这种公式化的描述虽精准，但学生不容易理解和记忆。这里，我们继续从图3中观察得到，截止时有sinθ=λ/2a，这时，我们就可以画出一个圆形，如图4所示，图中圆形直径为a，以直径为一边在圆形内作内接三角形，这时一条直角边恰好是半波长的整数倍，如果直角边取半波长时可以形成圆形内接三角形，则该波长的电磁波可以在波导中传播，反之则是截止的。该直角边与斜边的夹角即为波导中弹跳现象中的平面波传播方向与z方向的夹角。这样就用更加物理的思维和方法解释了截止现象，避免单一地使用公式推导进行教学。二、结束语对理论性较强且应用面很广的专?
子技术及高频电路等[2]，教师局限于自身的知识面，课堂讲授内容很难覆盖那么广的领域，较好的教学方法是将底层的物理原理讲透，这有助于适应不同知识背景、不同理论基储不同应用方向学生的需求。参考文献：[1]朱安福.“电磁场与电磁波”课程教学实践与探讨[J].中国电力教学,2013,(26):45-46.[2]Jian-MingJin,TheoryandComputationofElectromagneticFields[M].JohnWiley&Sons,Inc.,2015.[3]RichardFeynman,RobertB.TheFeynmanlecturesonphysics.PearsonEducation,Inc.,1989.图2简化的波导模型图3对简化的波导模型应用镜像原理的结果图4均匀矩形波导中截止时波长与波导尺寸的关系-125-
【参考文献】：
期刊论文
[1]“电磁场与电磁波”课程教学实践与探讨[J]. 朱安福. 中国电力教育. 2013(26)
本文编号：3240641
【文章来源】：教育教学论坛. 2019,(24)
【文章页数】：2 页
【部分图文】：
均匀矩形波导中波的弹跳现象[2]传播方向与Z轴的夹角为arccos（k/k）
%2姨>C由投影知群速度为vg=Ccosθ=C1-（kc/k）%2姨以上通过将均匀矩形波导中的波传播问题分解成两个方向的平面波，然后针对平面波进行分析，使用投影的方法即可求得相速度和群速度。这是一种先使用欧拉公式，将模式场方程分解成两个方向的平面波，然后再进行分析的方法。另外还有一种直接用镜像原理进行等效，直接分析的方法。首先假设一个波导截面，电场在Y方向上没有变化，因此我们可以忽略波导的顶部和底部，将波导简化成为间距为a的两块金属板，波导中存在激励S0。[3]应用镜像原理，即可将问题转化为其中，当r2-r0=λ0/2，sinθ=λ0/2a时，相位是同相的，幅度叠加。这时波导波长即可通过投影的方法用三角函数进行表示，例如λg=λ0/cosθ。这种通过物理现象和物理意义进行讲解的方法还可以在别的知识点中应用。例如均匀矩形波导中的截止现象。一般来说，课堂教学时讲解截止频率一般解释为kz=0时，截止波数kc对应的频率，即为截止频率（fc）mn=（kc）mn/（2εμ%姨）。这种公式化的描述虽精准，但学生不容易理解和记忆。这里，我们继续从图3中观察得到，截止时有sinθ=λ/2a，这时，我们就可以画出一个圆形，如图4所示，图中圆形直径为a，以直径为一边在圆形内作内接三角形，这时一条直角边恰好是半波长的整数倍，如果直角边取半波长时可以形成圆形内接三角形，则该波长的电磁波可以在波导中传播，反之则是截止的。该直角边与斜边的夹角即为波导中弹跳现象中的平面波传播方向与z方向的夹角。这样就用更加物理的思维和方法解释了截止现象，避免单一地使用公式推导进行教学。二、结束语对理论性较强且应用面很广的专?
子技术及高频电路等[2]，教师局限于自身的知识面，课堂讲授内容很难覆盖那么广的领域，较好的教学方法是将底层的物理原理讲透，这有助于适应不同知识背景、不同理论基储不同应用方向学生的需求。参考文献：[1]朱安福.“电磁场与电磁波”课程教学实践与探讨[J].中国电力教学,2013,(26):45-46.[2]Jian-MingJin,TheoryandComputationofElectromagneticFields[M].JohnWiley&Sons,Inc.,2015.[3]RichardFeynman,RobertB.TheFeynmanlecturesonphysics.PearsonEducation,Inc.,1989.图2简化的波导模型图3对简化的波导模型应用镜像原理的结果图4均匀矩形波导中截止时波长与波导尺寸的关系-125-
【参考文献】：
期刊论文
[1]“电磁场与电磁波”课程教学实践与探讨[J]. 朱安福. 中国电力教育. 2013(26)
本文编号：3240641
本文链接：https://www.wllwen.com/jiaoyulunwen/yjsjy/3240641.html
