1、电磁学教学大纲电磁学教学大纲 课程编号：适用专业： 物理学 学 时 数：72 学 分 数： 4 1.课程类别：电磁学是物理学专业的专业基础课。2.教学目的：通过电磁学的教学，使学生掌握电磁运动的基本现象、基本概念和基本规律；具有一定的分析和解决电磁学问题的能力；为后继课程奠定必要的基础；具有分析和处理与讲授高中物理课程电磁学部分的能力；了解电磁学发展史上某些重大发现和发明过程中的物理思想和实验方法；了解电磁学的发展与其他学科的关系等。3.学时分配：见下表。学时分配表章次教学内容学 时第一章静电场 恒定电流场28第二章恒磁场16第三章电磁感应 10第四章电磁介质12第六章麦克斯韦电磁理论 电磁波
2、6合计72第一章 静电场 恒定电流场教学时数：28学时重点难点：重点：电场强度矢量和电势的概念，典型带电体的电场强度和电势分布的计算，高斯定理和环路定理，对称性分析；难点：梯度的概念。教学要求：理解电荷是物质的一种属性，阐明电荷的量子性及其电荷守恒定律。明确点电荷的模型和库仑定律的适用条件，加深理解平方反比定律的深刻意义。深刻理解电场、电场强度的概念，掌握电场的定义方法。深刻理解高斯定理、环路定理的物理意义和静电场的特性。熟练掌握应用高斯定理求场强的方法。深刻理解电势与电势差的概念，电场力做功与电势差的关系，掌握电势的定义方法。理解梯度的概念，理解场强与电势的微分关系。理解静电平衡时导体的性质
3、，即导体的电荷分布、电势、导体表面附近的场强。理解静电平衡时封闭导体壳的性质和静电屏蔽现象。理解电容和电容器的概念的意义，掌握电容的计算方法。理解电容器的储能、电场的能量和能量密度。掌握电场能量的计算方法。教学内容：一、静电的基本现和基本规律（一）两种电荷：概念（二）静电感应 电荷守恒定律：（三）导体、绝缘体和半导体（四）物质的电结构（五）库仑定律二、电场 电场强度（一）电场：概念（二）电场强度矢量E：（三）电场线（四）电场强度叠加原理（五）电荷的连续分布（六）带电体在电场中受的力及其运动（七）矢量场三、高斯定理（一）立体角（二）电通量：（三）高斯定理的表述及证明（四）球对称的电场（五）轴对称
4、的电场（六）无限大带电平面的电场（七）从高斯定理看电场线的性质四、电势及其梯度（一）静电场力所作的功与路径无关（二）电势与电势差：（三）电势叠加原理（四）等势面（五）电势的梯度（六）电偶极层五、静电场中的导体（一）导体的平衡条件（二）导体上的电荷分布：（三）导体壳（腔内无带电体）（四）导体壳（腔内有带电体）六、静电能（一）点电荷之间的相互作用能（二）电荷连续分布情形的静电能：（三）带电体在外电场中的能量七、电容和电容器（一）孤立导体的电容（二）电容器及其电容：（三）电容器储能（电能）八、恒定电流场（一）两种导体分界面上的边界条件（二）电流线在导体界面上的折射：（三）非静电力与电动势（四）恒定电
5、场对电流分布的调节作用第二章 恒磁场教学时数：16学时重点难点：重点：本章重点研究电流激发磁场和磁场对电流及运动电荷的作用；难点：磁感应强度的概念以及磁场的计算。教学要求：理解磁的基本现象和安培定律、深刻理解磁感应强度B的定义和意义。掌握毕奥-萨伐尔定律的内容，并能熟练应用该定律求解载流导线产生的磁感应强度B。理解磁场的高斯定理和安培环路定理的意义和磁场的特性，并能熟练应用环路定理求磁感应强度B。理解磁场对载流导线的作用，并能求解载流导线、线圈在磁场受的力和力矩、理解磁矩的概念。了解直流电动机，磁电式电流计的工作原理。掌握洛仑兹力的概念，理解带电粒子在磁场中的运动，并熟练掌握带电粒子在磁场中作
6、圆周运动的特性。了解荷质比的测定、回旋加速器和霍尔效应的基本原理。教学内容：一、静电的基本现和基本规律（一）磁的库仑定律（二）电流的磁效应：（三）安培定律二、磁感应强度 毕奥-萨伐尔定律（一）磁感应强度矢量 B（二）毕奥-萨伐尔定律：（三）载流直导线的磁场（四）载流圆线圈轴线上的磁场（五）载流环向电流的圆筒在轴线上产生的磁三、安培环路定理（一）载流线圈与磁偶极层的等价（二）安培环路定理的表述和证明：（三）磁感应强度B是轴矢量（四）安培环路定理应举例四、磁场的“高斯定理”磁矢势（一）磁场的“高斯定理”（二）磁矢势：五、磁场对载流导线的作用（一）安培力（二）平行无限长直导线间的相互作用（三）矩形载
7、流线圈在均匀磁场中所受力矩六、带电粒子在磁场中的运动（一）洛伦兹力（二）洛伦兹力与安培力的关系（三）带电粒子在均匀磁场中的运动（四）荷质比的测定（五）回旋加速器的基本原理（六）霍耳效应第三章 电磁感应教学时数：10学时重点难点：重点：本章重点介绍电磁感应现象、规律及其应用；难点：涡旋电场的概念及实质。教学要求：理解电磁感应现象，掌握法拉第定律的意义和应用。掌握动生电动势与感生电动势的意义和计算、理解感生电场及其性质。了解涡电流、电磁阻尼、趋肤效应和电子感应加速器的基本原理。理解自感与互感现象并会计算互感系数与自感系数。教学内容：一、电磁感应定律（一）电磁感应现象（二）法拉第定律（三）椤次定律（
8、四）涡电流和电磁阻尼二、动生电动势和感生电动势（一）动生电动势（二）交流发电机原理（三）感生电动势 涡旋电场（四）电子感应加速器三、磁矢势与磁场中带电粒子的动量（一）磁场中带电粒子的“势动量”（二）磁场中带电粒子的动量守恒定律四、互感和自感（一）互感系数（二）自感系数（三）两个线圈串联的自感系数（四）自感磁能和互感磁能第四章 电磁介质教学时数：12学时重点难点：重点：研究导体和电介质处于静电场中时各自的情形，进而说明静电平衡时导体的性质以及有介质时的场方程；利用分子电流观点研究磁介质的磁化和有介质时的场方程以及介质的磁化规律；难点：电介质极化、介质磁化的讨论与研究。教学要求：理解电介质的极化、
9、极化强度矢量的意义及其与极化电荷的关系，掌握介质中场强的讨论方法和计算方法。理解P、E、D三者间的相互关系、掌握存在介质时用高斯定理求场强的方法。了解磁介质的磁化，理解磁化强度矢量、磁化电流以及二者的关系。深刻理解磁介质的环路定理和高斯定理的意义并能用来求磁场分布问题。明确B、M、H三个矢量的联系和区别。定性了解顺磁性、抗磁性和铁磁性、理解磁滞回线。理解磁路定理及其应用，理解铁磁屏蔽现象。理解磁场的能量和能量密度的意义，掌握计算磁场能量的方法。一、电介质（一）电介质的极化（二）极化的微观机制（三）极化强度矢量 P（四）退极化场（五）极化率（六）电位移矢量D 有电介质时 的高斯定理 介电常数二、
10、磁介质(一)-分子电流观点（一）磁介质的磁化（二）磁化强度矢量 M（三）磁介质内的磁感应强度矢量B（四）磁场强度矢量H 有磁介质时的安培环路定理三、磁介质的磁化规律和机理 铁电体（一）磁介质的分类（二）顺磁质和抗磁质（三）铁磁质的磁化规律（四）磁滞损耗（五）铁磁质的分类（六）铁磁质的微观结构和磁化机理四、磁介质界面上的边界条件 磁路定理（一）两种电介质或磁介质分界面上的边界条件（二）电场线和磁感应线在界面上的折射（三）磁路定理五、电磁场能（一）电场的能量和能量密度（二）磁场的能量和能量密度第六章 麦克斯韦电磁理论 电磁波教学时数：6学时重点难点：重点：本章重点介绍麦克斯韦电磁理论产生的历史背景
11、以及它的两个假设，从而得到麦克斯韦方程以及电磁波的基本概念。难点：难点是位移电流的概念和本质。教学要求 ：深刻理解位移电流和麦克斯韦方程组。了解电磁波的产生和传播以及偶极子的发射。理解电磁波的性质、光的电磁理论和电磁波谱。深刻理解电磁波的能流密度和坡印廷矢量的概念。一、麦克斯韦电磁理论（一）位移电流（二）麦克斯韦方程组（三）边界条件二、电磁波理论（一）平面电磁波的解（二）平面电磁波的性质三、电磁场的能流密度与动量（一）电磁场的能量原理和能流密度矢量（二）带电粒子的电磁辐射（三）偶极振子的辐射（四）电磁场的动量 光压四、电磁波的产生（一）从电磁振荡到电磁波附录： 1.成绩评定：根据学生的平时提问
12、踊跃与否、作业和随堂考试情况、出席听课等确定平时成绩。平时表现占期末总成绩的30%。期末采用笔试。考试命题严格按照课程教学大纲要求出题，采用客观题与主观题结合的方法，其中客观题占30%，主观题占70%。试题难易程度适中，客观题以考察基本概念为主，主观题以考察掌握基本分析、计算方法为主，设置适当提高难度的题（约占1525%），使学生成绩的分布能够反映学生本人对电磁学基本概念及方法的领悟情况。 .建议教材：新概念物理教程 电磁学（第二版）赵凯华、陈熙谋 2006年，高等教育出版社3. 建议参考资料：电磁学上，下册，赵凯华、陈熙谋 1985年，高等教育出版社电磁学梁灿彬 秦光戒 梁竹健编 人民教育出版社 1981年- 7 - / 7- 7 - / 7- 7 -
