Đề cương chi tiết học phần Trường điện tử

Môn học trình bày các khái niệm, cơ sở lý thuyết trường điện từ ở trạng thái tĩnh và biến thiên. Cơ sở về sóng điện từ lan truyền trong không gian và thời gian trong đó có sóng điện từ phẳng và sóng điện từ định hướng. Một thiết bị định hướng lan truyền sóng làm cơ sở cho lý thuyết Alten và lý thuyết trường cao tần.

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN:

TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

1 Thông tin tổng quát:

Môn học trình bày các khái niệm,cơ sở lý thuyết trường điện từ ở trạng thái tĩnh và biến thiên Cơ sở về sóng điện từ lan truyền trong không gian và thời gian trong đó có sóng điện từ phẳng và sóng điện từ định hướng Một thiết bị định hướng lan truyền sóng làm cơ sở cho lý thuyết alten và lý thuyết trường cao tần

1.1 Thông tin về giảng viên

Giảng viên 1:

Họ và tên: Nguyễn Tiến Dũng

Chức danh, học hàm, học vị: Giảng Viên, Tiến sĩ

Thời gian, địa điểm làm việc Viện Kỹ thuật và Công nghệ

Địa chỉ liên hệ: 182 Lê Duẩn, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An

Điện thoại, email: nguyentiendung@univinh.edu.vn

Các hướng nghiên cứu chính: Vật lý

Giảng viên 2:

Họ và tên: Đỗ Mai Trang

Chức danh, học hàm, học vị: Giảng Viên, Tiến sĩ

Thời gian, địa điểm làm việc: Viện Kỹ thuật và Công nghệ

Địa chỉ liên hệ: 182 Lê Duẩn, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An

Điện thoại, email: trangmt@univinh.edu.vn

Các hướng nghiên cứu chính: Vật lý

Giảng viên 3:

Họ và tên: Vũ Ngọc Sáu

Chức danh, học hàm, học vị:Giảng viên CC, PGS TS

Thời gian, địa điểm làm việc: Khoa vật lý và công nghệ

Địa chỉ liên hệ: 182 Lê Duẩn, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An

Điện thoại, email: : sauvn@univinh.edu.vn

Các hướng nghiên cứu chính: Lý thuyết xung ổn định và tính chất quang của môi trường phi tuyến

1.2 Thông tin về môn học:

- Tên môn học (tiếng Việt): Trường điện từ

(tiếng Anh): Electromagnetical theory

- Mã số môn học: ELE20008

- Thuộc khối kiến thức/kỹ năng:

Kiến thức cơ bản

Kiến thức chuyên ngành

Môn học chuyên về kỹ năng chung

Kiến thức cơ sở ngành Kiến thức khác

Môn học đồ án tốt nghiệp

+ Số tiết lý thuyết: 20

+ Số tiết thảo luận/bài tập: 10

+ Số tiết thực hành: 0

+ Số tiết hoạt động nhóm: 0

+ Số tiết tự học: 60

- Môn học tiên quyết: Toán đại cương A2, Vật lý đại cương

- Môn học song hành: Không

2 Mô tả môn học

Môn học lý thuyết trường điện từ cung cấp cho sinh viên các khái niệm, đại lượng đặc trưng, định luật, phương trình toán học mô tả của trường điện từ ở trang thái tĩnh và biên thiên và cơ sở về bức xạ sóng điện từ trong các môi trường

Vận dụng các phương pháp để giải các bài toán cụ thể về điện từ tường dừng, điện từ trường biến thiên, sóng điện từ từ các phương trình Dalember

Hiểu được bản chất sóng điện từ phẳng, định hướng lan truyền trong các môi trường và trong hệ định hướng về bản chất để vận dụng giải thích sóng điện từ trong các hệ phát sóng alten, sóng cao tần…

3 Mục tiêu môn học

Mục tiêu

(Gx) (1)

Mô tả mục tiêu

(2)

CĐR của CTĐT (X.x.x) (3)

TĐNL (4)

G1 Hiểu và phân tích được mối quan hệ của các đại lượng vật lý phương trình Macxwell 2.1.1 2.2.2 3.5

G2 Vận dụng được các kiến thức trường điện từ tĩnh 1.3.1 3.5

G3 Vận dụng được các kiến thức trường điện từ dừng 1.3.1 3.5

G4 Vận dụng được các kiến thức trường điện từ biến

G5 Vận dụng được các kiến thức bức xạ điện từ 1.3.2 3.5

4 Chuẩn đầu ra môn học

Các chuẫn đầu ra học phần Trình độ

năng lực CĐR CTĐT tương ứng

Ký hiệu Nội dung chuẫn đầu ra

G1 Hiểu và phân tích được mối quan hệ của các

đại lượng vật lý phương trình Macxwell

G1.1 Trình bày được một số công thức đại số và giải

tích véc tơ

2.0

I,T

G1.2 Hiểu các đại lượng đặc trưng cho trường điện

từ

2.5

I,T

G1.4 Vận dụng được định luật dòng điện toàn phần 3.5 T, U G1.5 Hiểu nguyên lý về tính liên tục của từ thông 2.5 I,T G1.6 Vận dụng được định luật cảm ứng điện từ

Faraday

G1.7 Vận dụng được định luật ôm và định luật Jun – Lenxơ 3.5 T,U

G1.8 Hiểu hệ phương trình Maxwell 2.5 I,T G1.9 Nắm vững khái niệm và biểu thức năng lượng

của trường điện từ

2.0

T,U G1.10 Nắm vững khái niệm và biểu thức xung lượng

của trường điện từ

2.0

I,T

G2 Vận dụng được các kiến thức trường điện từ tĩnh

G2.1 Trình bày được khái niệm và biểu thức các

G2.2 Nắm vững khái niệm và biểu thức khái niệm

thế vô hướng

2.0

T G2.3 Vận dụng được biểu thức điện thế của một hệ điện tích 3.5 U G2.4 Hiểu được đặc điểm vật dẫn trong trường tĩnh điện 2.5 I,T G2.5 Hiểu được đặc điểm điên môi đặt trong trường

G2.6 Hiểu được khái niệm và biểu thức năng lượng

của trường điện tĩnh

2.5

T,U

G3 Vận dụng được các kiến thức trường điện từ

dừng

G3.1 Nắm vứng khái niệm và biểu thức các phương

trình của trường điện từ

G3.2 Vận dụng được các định luật cơ bản của dòng điện không đổi 3.0 U G3.3 Phát biểu được khái niệm thế véc tơ và định

luật Biot –Savart

2.0

T,U G3.4 Vận dụng được từ trường của dòng điện

nguyên tố

3.0

U G3.5 Phát biểu được biểu thức năng lượng của từ

G3.6 Vận dụng được biểu thức lực tác dụng trong từ

G4 Vận dụng được các kiến thức trường điện từ

biến thiên

G4.1 Năm vững biểu thức các phương trình của

G4.2 Vận dụng được các kiến thức về các mạch

chuẫn dừng

3.5

U

G4.4 Năm vững biểu thức năng lượng của các mạch

chuẩn dừng

2.0

T

G5 Vận dụng được các kiến thức bức xạ điện từ

G5.1 Năm vững biểu thức các phương trình của

G5.2 Năm vững kiến thức về sự bức xạ của lưỡng 2.0 I,T

cực điện G5.3 Năm được khái niệm trường điện từ tự do 2.0 I,T

G5.4 Năm được khái niệm sóng điện từ phẳng đơn

sắc

2.0

I,T G5.5 Vận dụng được sự lan truyền sóng điện từ trong

chất dẫn điện

3.0

I,T G5.6 Giải thích được sự phản xạ và khúc xạ sóng

5 Đánh giá môn học

Thành phần đánh

giá

1 Đề cương môn

học

Yêu cầu sinh viên in đề cương

2 Bài giảng Yêu cầu sinh viên in bài giảng

3 Hệ thống bài tập Yêu cầu sinh viên làm bài tập

4 Tài liệu chính Yêu cầu sinh viên có bản mềm

A1.2 Hồ sơ học phần (bài tập, bài thu hoạch nhiệm vụ nhóm,…) 20%

G1.4 G1.6 G1.7 G1.11 G2.3 G3.2 G3.6 G4.2 G5.5

10%

G1.4 G1.6 G1.7 G1.11 G2.3 G3.2 G3.6 G4.2 G5.5

10%

KT#1 - 3.1; 3.2; 3.3; 3.4

- Test online

G1.2 G1.3 G1.4

20%

G1.5

A3.1 Bài thi cuối kỳ

- Nội dung bao quát tất cả các chuẩn đầu ra quan trọng của

- Thi tự luận

6 Nội dung giảng dạy

Chương 1: Các phương trình cơ bản của

trường điện từ

1 Đại số véc tơ

2 Giải tích véc tở

2.1 Gradient của một trường vô hướng

2.2 Dive của một trường véc tơ

2.3 Rota của một trường véc tơ

3 Các khái niệm cơ bản

4 Định luật Coulomb

5 Định luật dòng toàn phần

6 Nguyên lý về tính liên tục của từ thông

7 Định luật cảm ứng điện từ Faraday

8 Định luật Ohm v định luật Joule – Lentz

9 Hệ phương trình Maxwell

10 Năng lượng của trường điện từ

11 Xung lượng của trường điện từ

12 Các điều kiện biên

G1.1

G1.2 G1.3 G1.4 G1.5 G1.6 G1.7 G1.8 G1.9 G1.10 G1.11

A1.1 A1.2 A1.3

Chương 2: Trường điện từ tĩnh

1 Các phương trình của trường điện từ tĩnh

2 Thế vô hướng

3 Điện thế của một hệ điện tích

4 Vật dẫn trong trường điện tĩnh

5 Điện môi đặt trong trường điện tĩnh

6 Năng lượng của trường điện tĩnh

7 Lực tác dụng trong trường điện tĩnh

G2.1 G2.2 G2.3 G2.4 G2.5 G2.6 G2.7

A1.1 A1.2

Chương 3: Trường điện từ dừng

1 Các phương trình của trường điện từ dừng

2 Các định luật cơ bản của dòng điện không đổi

3 Thế vectơ Định luật Biot – Savart

4 Từ trường của dòng nguyên tố

5 Từ môi trong từ trường không đổi

6 Năng lượng của từ trường dừng

G3.1 G3.2 G3.3 G3.4 G3.5 G3.6 G3.7

A1.1 A1.2 A2

7 Lực tác dụng trong từ trường dừng

Chương 4: Trường điện từ chuẩn dừng

1 Các phương trình của trường chuẩn dừng

2 Các mạch chuẩn dừng

3 Hiệu ứng mặt ngoài

4 Năng lượng của các mạch chuẩn dừng

G4.1 G4.2 G4.3 G4.4

A1.1 A1.2 A2

Chương 5: Sóng điện từ

1.Các phương trình của trường điện từ biến thiên

nhanh

2 Sự bức xạ của lưỡng cực

3 Trường điện từ tự do

4 Sóng điện từ phẳng đơn sắc

5 Sóng điện từ trong chất dẫn điện

6 Sự phản xạ và khúc xạ sóng điện từ

G5.1

G5.2 G5.3 G5.4 G5.5 G5.6

A1.1 A1.2 A2

7 Kế hoạch giảng dạy các nội dung giảng dạy theo buổi học, thể hiện sự tương quan với các

chuẩn đầu ra của học phần, các hoạt động dạy và học (ở lớp, ở nhà) các bài đánh giá học phần

Tuần/Buổi

học (1)

Nội dung (2)

Hình thức tổ chức DH (3)

Chuẩn bị của SV (4)

CĐR môn học (5)

Bài đánh giá (6)

Tuần 1

(Tiết 1,2)

Chương 1: Các phương trình cơ bản của trường điện

từ

1 Đại số véc tơ

2 Giải tích véc tở 2.1 Gradient của một trường vô hướng 2.2 Dive của một trường véc tơ 2.3 Rota của một trường véc tơ

- GV giới thiệu một số kiến thức toán

về giải tích véc tơ

- Đọc tài liệu 1;

- Bài tập theo cá nhân và nhóm ở nhà

- Thảo luận các câu hỏi về kiến thức toán về giải tích véc tơ

G1.1

Tuần 2

(Tiết 1,2)

3 Các khái niệm cơ bản

4 Định luật Coulomb

5 Định luật dòng toàn phần

6 Nguyên lý về tính liên tục của từ thông

- GV giới thiệu các đại lượng đặc trưng cho trường điện từ; định luật Coulomb và dòng điện toàn phần

- Trình bày

- Đọc tài liệu 1;

- Bài tập theo cá nhân và nhóm ở nhà

Thảo luận: Nêu

và phân

G1.2 G1.3 G1.4 G1.5

A1.1 A1.2 A1.3

nguyên lý về tính liên tục của từ thông

- Hướng dẫn sinh viên thảo luận

tích một

số khái niệm cơ bản của điện từ trường

Tuần 3

(Tiết 1,2)

7 Định luật cảm ứng điện từ Faraday

8 Định luật Ohm v định luật Joule – Lentz

9 Hệ phương trình Maxwell

- GV giới thiệu định cảm ứng điện

từ Faraday

- Định luật Ohm v định luật Joule – Lentz và Hệ phương trình Maxwell

- Hướng dẫn sinh viên thảo luận

- Đọc tài liệu 1;

- Bài tập theo cá nhân và nhóm ở nhà

Thảo luận: + ý

nghĩa cơ bản của các phương trình cơ bản của trường điện từ

G1.6 G1.7 G1.8

A1.1 A1.2 A1.3

Tuần 4

(Tiết 1,2)

10 Năng lượng của trường điện từ

11 Xung lượng của trường điện từ

12 Các điều kiện biên

- GV giới thiệu biểu thức năng lượng điện từ, khái niệm xung lượng của trường điện từ và các điều kiện biên

- Hướng dẫn sinh viên thảo luận

Thảo luận: +

Nêu các ứng dụng của trường điện từ trong đời sống, khoa học

kỹ thuật

G1.9 G1.10 G1.11

A1.1 A1.2 A1.3

Tuần 5

(Tiết 1,2)

chuẩn bị các bài tập theo các mức độ, nôi dung đã học

Sinh viên làm bài tập dưới

sự hướng dẫn của giáo viên

G1.5 G1.6 G1.10

A1.1 A1.2

Tuần 6 Chương 2: Trường - GV giới Thảo G2.1

(Tiết 1,2) điện từ tĩnh

1 Các phương trình của trường điện từ tĩnh

2 Thế vô hướng

3 Điện thế của một hệ điện tích

4 Vật dẫn trong trường điện tĩnh

thiệu các phương trình trường điện

từ tỉnh; khái niệm thế vô hướng; biểu thức điện thế của một hệ điện tích;

-GV nêu các đặc điểm của vật dẫn trong trường điện tỉnh

- Hướng dẫn sinh viên thảo luận

luận:

khái niệm

và biểu thức các phương trình của trường điện từ tĩnh, thế

vô hướng

G2.2 G2.3 G2.4

A1.1 A1.2

Tuần 7

(Tiết 1,2)

5 Điện môi đặt trong trường điện tĩnh

6 Năng lượng của trường điện tĩnh

7 Lực tác dụng trong

trường điện tĩnh

-GV nêu các đặc điểm của vật dẫn trong trường điện tĩnh; biểu thức năng lượng của trường điện tĩnh

-GV dẩn ra biểu thức lực tác dụng trong trường điện tĩnh

- Hướng dẫn sinh viên thảo luận

Thảo

luận:

khái niệm

và biểu thức năng lượng của trường

điện tĩnh

G2.5 G2.6 G2.7

A1.1 A1.2

Tuần 8

(Tiết 1,2)

chuẩn bị các bài tập theo các mức độ, nôi dung đã học

Sinh viên làm bài

tập dưới

sự hướng dẫn của giáo viên

về biểu

thức điện thế của một hệ

A1.2

điện tích

để làm các bài tập Tuần 9

(Tiết 1,2)

Chương 3: Trường điện từ dừng

1 Các phương trình của trường điện từ dừng

2 Các định luật cơ bản của dòng điện không đổi

3 Thế vectơ Định luật Biot – Savart

4 Từ trường của dòng nguyên tố

- GV giới thiệu các phương trình trường điện

từ dừng;

-GV giúp sinh viên vận dụng được

các định luật

cơ bản của dòng điện không đổi, từ trường của dòng điện nguyên tố, biểu thức lực tác dụng trong từ trường dừng-

- Hướng dẫn sinh viên thảo luận

Thảo

luận:

Khái niệm thế véc tơ

và định luật Biot –

Savart

G3.1 G3.2 G3.3 G3.4

A1.1 A1.2 A2

Tuần 10

(Tiết 1,2)

5 Từ môi trong từ trường không đổi

6 Năng lượng của từ trường dừng

7 Lực tác dụng trong

từ trường dừng

- GV giới thiệu các đặc điểm năng lượng của từ trường dừng;

lực tác dụng trong từ trường dừng

Thảo

luận:

Biểu thức năng lượng của

từ trường

dừng

G3.5 G3.6

A1.1 A1.2 A2

Tuần 11

(Tiết 1,2)

Chương 4: Trường điện từ chuẩn dừng

1 Các phương trình của trường chuẩn dừng

2 Các mạch chuẩn dừng

3 Hiệu ứng mặt ngoài

4 Năng lượng của các mạch chuẩn dừng

- GV giới thiệu các phương trình trường chuẩn dừng; các mạch chuẩn dừng

-GV giúp sinh viên hiểu được hiệu

ứng mặt

Sinh viên

ghi chép bài và thảo luận các nội dung bài

học

G4.1 G4.2 G4.3 G4.4

A1.1 A1.2 A2

ngoài; biểu thức năng lượng của các mạch chuẩn dừng

Tuần 12

(Tiết 1,2)

sinh làm các bài tập qua các ví dụ

Vận dụng được các

kiến thức

về các mạch chuẫn dừng trong các

bài tập

A1.2 A2

Tuần 13

(Tiết 1,2)

Chương 5: Sóng điện

từ

1.Các phương trình của trường điện từ biến thiên nhanh

2 Sự bức xạ của lưỡng cực

3 Trường điện từ tự do

- GV giới thiệu các phương trình trường điện

từ biến thiên nhanh

-GV giúp sinh viên hiểu được sự bức

xạ của lưỡng cực

- Hướng dẫn sinh làm các bài tập qua các ví dụ

Thảo luận:

+ Biểu

thức các phương trình của trường điện từ biến thiên nhanh

G5.1 G5.2 G5.3

A1.1 A1.2 A2

Tuần 14

(Tiết 1,2)

4 Sóng điện từ phẳng đơn sắc

5 Sóng điện từ trong chất dẫn điện

6 Sự phản xạ và khúc

xạ sóng điện từ

- GV giới thiệu trường điện từ tự do -GV trình bày khái niệm

sóng phẳng

- GV giới thiệu phương trình sóng điện từ trong chất dẫn điện -GV trình bày hiện tượng

Vận dụng kiến thức

đã học giải thích được sự

phản xạ

và khúc

xạ sóng

điện từ

G5.4 G5.5 G5.6

A1.1 A1.2 A2

phản xạ, khúc

xạ sóng điện

từ

- Hướng dẫn sinh xác định

hệ số phản

xạ, khúc xạ

Tuần 15

(Tiết 1,2)

sinh làm các bài tập qua các ví dụ

Vận dụng được kiến

thức về sự lan truyền sóng điện

từ trong chất dẫn điện

A1.1 A1.2 A2

8 Nguồn học liệu

Giáo trình

[1] Phan Anh, Trường điện từ và truyền sóng, Trường ĐHQG Hà nội, 2000

[2] Ngô Đức Thiện, Lý thuyết trường điện từ và siêu cao tần, Học viện bưu chính viễn thông,

2013

Tài liệu tham khảo

[3] Ngô Nhật Anh, Trương Trọng Tuấn Mỹ, Trường điện từ, Trường ĐHBK TP.HCM, 1995 [4] Bo Thiedè, Electromagnectic field theory, School of Mathematics and Systems

Engineering, Växjö University, Sweden

9 Quy định của môn học

Các quy định của môn học như:

- Dự lớp theo đúng quy chế

- Sinh viên thực hiện các bài tập trên lớp và tự học theo phân công của Giảng viên

- Sinh viên nộp hồ sơ môn học theo yêu cầu

- Sinh viên thực hiện đầy đủ các bài đánh giá

9 Phụ trách môn học

- Khoa/bộ môn phụ trách: Bộ môn CNKT Đ,ĐT, Viện Kỹ thuật và Công nghệ

- Địa chỉ/email: Tầng 1, Nhà A0, 182 Lê Duẩn, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An