电磁学B 课程教学大纲.doc

电磁学B 课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称:电磁学;所属专业:物理学;课程性质:大类平台课（B类）;学分:3分。（二）课程简介、目标与任务；电磁学课程是十九世纪从发展到成熟的一门物理基础课程，与力学一样是自然科学的重要基础课之一。电磁学发展成熟后在辐射和麦克斯韦方程与惯性坐标系领域的问题和挑战为二十世纪的量子力学、相对论的发展提供了基础，学好电磁学是学好其它自然学科的基本保证。本课程所讲授的内容为基本电磁现象的实验定律和相关的导出定理以及它们在相应领域，特别实在电路理论中的应用。深刻认识电磁现象的基本性质，掌握电磁学的基本理论和重要的如电势、磁矢势的概念，学会电磁学研究和处理问题方法。课程还适时地将电磁学的理论与其它学科及有关自然现象相联系，以期获得对于电磁学理论较为全面的理解。从基本的实验事实出发，归纳出理论上的定律，并用数学对之进行准确严密的描述，继之再应用于广泛的科技领域这一物理学的思维模式和研究方法在电磁学中也得到了充分的体现。通过本课程的学习应使学生在提高科学素养，培养严密的思维能力，熟练应用数学工具等诸方面获得全面的进步。本课程针对我校物理学院材料物理系学生编写。由于我校属于“211”工程院校系统，物理学院为理科学生培养基地，教材的使用考虑到与全国接轨。整个课程总学时54，基本上每小节两学时。（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；先修课程要求：高等数学，力学。微积分知识及矢量运算是计算电磁场分布问题、学好电磁学的前提。（四）教材与主要参考书。教材：赵凯华新概念物理教程-电磁学，主要参考书：麦克斯韦电磁通论 二、课程内容与安排（一）教学方法与学时分配教学方法：采用板书与ppt结合方式教学；时间允许时适当合作型教学。第一章 真空中的静电场（8学时）第二章 静电场中的导体和电介质(8学时)第三章 稳衡电流(6学时)第四章 稳衡磁场（10学时）第五章 电磁感应(8学时)第六章 磁介质（4学时）第七章 交流电路（6学时）第八章 麦克斯韦方程组和电磁波(4学时)（二）内容及基本要求第一章 真空中的静电场（8学时）§1-1 静电的基本现象和基本规律§1-2 电场和电场强度§1-3 静电场的高斯定理§1-4 静电场的电势和梯度教学内容：电荷，电荷的量子化，库仑定律，静电场强度及分布求解，高斯定理，电势，静电能。【重点掌握】：电场强度的定义，连续带电体的电场分布的通用求解方法，用高斯定律求解有特定对称性分布的带电体的电场分布，静电场的环路定理和高斯定理的物理意义。【掌握】：基本粒子的电荷守恒，电场的概念，电场的叠加原理，电偶极子的定义及电场分布，立体角的概念，电势和电势差的概念，静电场的保守性质，用电势梯度计算空间电场分布的方法，电势的叠加方法。【了解】：库仑定律及其适用条件，场的概念及叠加原理，电通量的概念，高斯定理的证明，等势面和等势体，电势梯度在直角和极坐标系中的表达，自能和互能的概念，带电体的静电能和受力问题。【难点】：场强和电势的微分关系，电势梯度的物理意义。第二章 静电场中的导体和电介质(8学时)§2-1静电场中的导体§2-2电容和电容器§2-3 静电场中的电介质§2-4 静电场的能量和能量密度教学内容：静电场中的导体，封闭金属壳内外的静电场，电容及电容器， 静电场中的电介质，静电场的能量。【重点掌握】：静电平衡后，导体中电荷的分布和空间电场分布计算；电介质存在时高斯定理的推导过程及应用。【掌握】：导体的静电平衡条件，静电平衡后导体上电荷分布的特点，带点体系的电容，平行板电容器的电容、静电能，电介质极化强度矢量的物理意义，电介质极化强度与极化电荷面密度的关系；电位移矢量的定义，运用电介质存在的高斯定理求解带电体系的空间电场分布。【了解】：电容的物理意义，平行板电容器，球形电容器，平行板电容器串并联电容的求解，带电体系的电能及其计算方法，静电屏蔽现象及应用；极化的微观机理解释，电介质的极化率和相对介电常数，介质两侧电场的性质，静电场的能量和能量密度。第三章 稳衡电流(6学时)§3-1 稳衡电流的导电规律§3-2 电源及其电动势§3-3 复杂直流电路的求解方法教学内容：稳恒电流的条件，电流密度矢量，稳恒电流的导电规律，金属导电的经典微观解释，电源电动势，全电路欧姆定律，基尔霍夫第一、第二定律，温差电现象。【重点掌握】：稳恒电流的成立条件，电源电动势的概念，基尔霍夫第一、第二定律及在直流电路中的应用。【掌握】：电流密度矢量的概念，欧姆定律的微分形式及应用，非静电力与电源电动势的关系，闭合电路的欧姆定律，电源的路端电压。 【了解】： 电阻率的概念，电功率，焦耳定律，电流连续性方程的物理意义，电源电动势的概念，利用场的观点阐释稳定电路的性质，金属导电的经典微观解释，温差电现象。【难点】：金属导电的经典电子论。第四章 稳衡磁场（10学时）§4-1 磁场的基本规律§4-2 载流回路的磁场§4-3 磁场的“高斯定理”和环路定理§4-4 磁矢势教学内容：基本磁现象，毕奥-萨伐尔定律，磁场的高斯定理，安培环路定理，带电粒子在磁场中的运动，磁场对载流导体和带电粒子的作用【重点掌握】：毕奥-萨伐尔定律在载流直导线、载流圆环、载流螺线管上的应用，磁感应强度的有旋性，磁场的高斯定理，安培环路定理及物理意义，安培力的计算公式。【掌握】：磁感应强度、磁通量的概念，磁通量的求解方法，毕奥-萨伐尔定律的微分形式，安培环路定理计算磁感应强度的应用，均匀磁场和非均匀磁场中带电体所受安培力的计算方法，洛仑兹力及计算方法，霍尔效应的原理。【了解】： 磁感应线，磁矩的概念，平面载流线圈的磁矩和所受的磁力矩问题，运动电荷在均匀磁场中的运动规律，洛仑兹力与安培力的关系，回旋加速器的原理。【难点】：安培环路定理求解电流分布对称物体的空间磁场分布，磁矢势。第五章 电磁感应(8学时)§5-1 电磁感应定律§5-2 感应电动势§5-3 自感和互感§5-4 暂态过程教学内容：电磁感应现象，楞次定律，动生电动势，感生电动势和感生电场，涡旋电场，自感，互感，RL、RC、RLC暂态电路、灵敏电流计。【重点掌握】：动生电动势、感生电动势的求解方法。【掌握】：法拉第电磁感应定律及应用，动生电动势和感生电动势的计算方法，电动机原理，感生涡旋电场的概念及与静电场的区别，电子感应加速器原理，自感系数的求解方法。【了解】： 法拉第电磁感应定律的普遍适用性，电动势，楞次定律，RL、RC、RLC电路的求解方法及暂态过程，磁场的能量、自感电动势与互感电动势，自感系数与互感系数的关系，能量密度及求解方法，灵敏电流计的原理。【难点】：感生涡旋电场及感生电动势的求解。第六章 磁介质（4学时）§6-1 分子电流观点§6-2 磁荷观点§6-3 介质的磁化规律教学内容：分子电流观点，磁荷观点，磁介质的磁化机理及描述，铁磁物质的磁化规律，顺磁物质和抗磁物质的磁化现象，磁路定理，磁场的能量和能量密度。【重点掌握】：有磁介质时的安培环路定理及应用。【掌握】：磁化强度矢量的概念和表达，磁场强度的定义，磁偶极子，磁路定理及应用，磁场能量及其求解方法。【了解】： 用分子电流观点和磁荷观点解释磁介质的磁化现象，磁化电流与磁场强度的关系，介质的铁磁性、顺磁性、抗磁性及经典解释，铁磁性的宏观特性，磁化特征，磁畴的概念，磁化率、磁导率的定义，铁磁材料的分类和应用。【一般了解】： 磁极化强度矢量及与磁荷的关系，磁荷观点及与分子电流观点的等效性。【难点】：抗磁性的经典解释，磁畴结构的成因。第七章 交流电路（6学时）§7-1 简谐交流电§7-2 交流电路的阻抗元件§7-3 交流电路的矢量解法§7-4 交流电路的复数解法§7-5 交流电路的功率§7-6 谐振电路教学内容：简谐波的形式，矢量和复数表示，阻抗的概念，电阻、电感和电容的阻抗，交流电路的矢量解法、复数解法，滤波电路和相移电路，交流电的功率和功率因数，提高功率因数的方法，理想变压器的电压和电流变比公式，三相发电机，三相交流电的性质、接法。【重点掌握】：电容和电感器件的阻抗特征，交流电的相位差，实现滤波和相移的方法，三相电路中负载的接法。【掌握】：简谐交流电的表示方法，矢量图解法求解RL、RC、RLC电路的阻抗特征，RLC谐振电路及Q值得内涵，交流电路的欧姆定律和复阻抗，交流电路的复数解法【了解】：阻抗的概念，交流电桥，有功功率和无功功率，三相交流电功率第八章 麦克斯韦方程组和电磁波(4学时)§8-1 麦克斯韦方程组§8-2 平面电磁波教学内容：位移电流，麦克斯韦方程组，平面电磁波的性质，偶极振子的辐射，电磁波谱，电磁场的能量密度和动量。【重点掌握】：位移电流的内涵，麦克斯韦方程组的积分及微分形式【掌握】：位移电流假设，平面电磁波的形式、性质，电磁波的能流密度。【了解】：平面电磁波的波动方程，电磁波的发射，电磁场的动量。 【难点】：位移电流的物理意义。 制定人：乔 亮审定人：批准人：日 期：5