電磁學(xué)本科教學(xué)大綱

《電磁學(xué)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：06407206一、課程性質(zhì)、目的及開課對(duì)象（一）課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課（二）教學(xué)目的：全面地，系統(tǒng)地掌握電磁運(yùn)動(dòng)的基本現(xiàn)象，基本概念和基本規(guī)律；具有一定的分析和解決電磁學(xué)問(wèn)題的能力，為后繼課程奠定必要的基礎(chǔ)。具有分析和處理與講授高中物理課程電磁學(xué)部分的能力；了解電磁學(xué)發(fā)展史上某些重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明過(guò)程中的物理思想和實(shí)驗(yàn)方法，了解電磁學(xué)的發(fā)展與其它學(xué)科的關(guān)系等。（三）開課對(duì)象：物理系物理學(xué)專業(yè)本科生二、先修課程高等數(shù)學(xué)三、教學(xué)方法與考核方法（一）教學(xué)方法：講授式為主（二）考核方式：考試四、學(xué)時(shí)數(shù)分配總學(xué)時(shí)：學(xué)時(shí)；理論講授學(xué)時(shí)；習(xí)題講授學(xué)時(shí)。大綱中代*號(hào)內(nèi)容不是必講的，未計(jì)入學(xué)時(shí)之內(nèi)。五、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)第一章靜電場(chǎng)的基本規(guī)律（10學(xué)時(shí)）［主要內(nèi)容］：1.電1荷.庫(kù)2侖定律1.2庫(kù).侖1定律1.2電.荷2的單位1.2庫(kù).侖3定律的矢量形式1.2疊.加4原理1.靜3電場(chǎng)1.3電.場(chǎng)1強(qiáng)度1.3場(chǎng).強(qiáng)2計(jì)算1.高4斯定理1.4電.通1量1.4高.斯2定理1.4用.高3斯定理求場(chǎng)強(qiáng)1.電5場(chǎng)線1.5電.場(chǎng)1線1.5電.場(chǎng)2線的性質(zhì)1.電6勢(shì)1.6靜.電1場(chǎng)的環(huán)路定理1.6電.勢(shì)2和電勢(shì)差1.6電.勢(shì)3的計(jì)算1.6等.勢(shì)4面1.6電.勢(shì)5與場(chǎng)強(qiáng)的微分關(guān)系習(xí)題重點(diǎn)難點(diǎn)：電場(chǎng)強(qiáng)度矢量和電位兩個(gè)概念，靜電場(chǎng)的兩個(gè)方程，梯度的概念和對(duì)電場(chǎng)對(duì)稱性的分析。學(xué)生掌握要點(diǎn)：1、牢固掌握電勢(shì)差和電勢(shì)的意義及計(jì)算方法。2、理解高斯定理和靜電場(chǎng)的環(huán)路定理所表達(dá)的靜電場(chǎng)的特性。3、了解“點(diǎn)電荷”模型概念和庫(kù)侖定律的適用條件。4、牢固掌握電場(chǎng)強(qiáng)度矢量概念和其基本計(jì)算方法。5、理解高斯定理的物理意義，并結(jié)合實(shí)例加深理解；應(yīng)用高斯定理求場(chǎng)強(qiáng)的特定條件；第二章導(dǎo)體周圍的靜電場(chǎng)（9學(xué)時(shí)）［主要內(nèi)容］：2.靜1電場(chǎng)中的導(dǎo)體2.1靜.電1平衡2.1帶.電2導(dǎo)體所受的靜電力2.1孤.立3導(dǎo)體形狀對(duì)電荷分布的影響2.1導(dǎo).體4靜電平衡問(wèn)題的討論方法2.1平.行5板導(dǎo)體組例題.封2閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)2.2殼.內(nèi)1空間的場(chǎng)2.2殼.外2空間的場(chǎng)2.2范.德3格拉夫起電機(jī)*庫(kù)侖平方反比律的精確驗(yàn)證.電3容器及其電容2.3孤.立1導(dǎo)體的電容2.3電.容2器及其電容2.3電.容3器的聯(lián)接.靜4電演示儀器2.4感.應(yīng)1起電機(jī)2.4靜.電2計(jì).帶5電體系的靜電能2.5帶.電1體系的靜電能*2.5帶.電2導(dǎo)體組的靜電能2.5電.容3器的靜電能*2.5關(guān).于4自能與互能的進(jìn)一步說(shuō)明習(xí)題重點(diǎn)難點(diǎn)：靜電平衡、導(dǎo)體的電容、靜電場(chǎng)能三個(gè)概念和靜電平衡時(shí)導(dǎo)體的性質(zhì)及電容的計(jì)算方法。學(xué)生掌握要點(diǎn)：1、掌握靜電平衡時(shí)導(dǎo)體的性質(zhì)。2、會(huì)用電場(chǎng)線這一工具討論靜電平衡時(shí)的若干電現(xiàn)象。3、能結(jié)合靜電平衡條件去解釋靜電感應(yīng)、靜電屏蔽等現(xiàn)象。4、了解電容器的構(gòu)造、電容、電容器的串并聯(lián)。第三章靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)（10學(xué)時(shí)）［主要內(nèi)容］：.概1述.偶2極子電.介1質(zhì)與偶極子3.1偶.極2子在外電場(chǎng)中所受的力矩3.1偶.極3子激發(fā)的靜電場(chǎng)3.電3介質(zhì)的極化3.3位.移1極化和取向極化3.3極.化2強(qiáng)度3.3極.化3強(qiáng)度與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系3.極4化電荷3.4極.化1電荷3.4極.化2電荷體密度與極化強(qiáng)度的關(guān)系3.4極.化3電荷面密度與極化強(qiáng)度的關(guān)系3.有5電介質(zhì)時(shí)的高斯定理3.5電.位1移、有介質(zhì)時(shí)的高斯定理*對(duì)電位移的進(jìn)一步討論3.有6電介質(zhì)時(shí)的靜電場(chǎng)方程3.6靜.電1場(chǎng)方程*3.6邊.值2關(guān)系*■線在界面上的折射3.、7電場(chǎng)的能量*3.壓8電效應(yīng)及其應(yīng)用習(xí)題重點(diǎn)難點(diǎn)：極化強(qiáng)度矢量和極化電荷，有電介質(zhì)時(shí)的靜電場(chǎng)方程，電位移矢量概念的物理意義。學(xué)生掌握要點(diǎn)：1、重點(diǎn)介紹電介質(zhì)極化使學(xué)生了解極化機(jī)制及討論極化時(shí)所采用的“極化模型”。2、在極化電荷概念的基礎(chǔ)上，使學(xué)生了解有介質(zhì)存在時(shí)場(chǎng)的討論方法。3、掌握電場(chǎng)強(qiáng)度、極化強(qiáng)度、電位移矢量的聯(lián)系和區(qū)別；引入電位移矢量的意義。4、會(huì)用介質(zhì)存在時(shí)的高斯定理計(jì)算電場(chǎng)。第四章恒定電流和電路（9學(xué)時(shí)）［主要內(nèi)容］：4.恒1定電流4.直2流電路電.路1直.流2電路4.歐3姆定律和焦耳定律4.3歐.姆1定律，電阻4.3電.阻2率4.3歐.姆3定律的微分形式4.3焦.耳4定律4.電4源和電動(dòng)勢(shì)4.4非.靜1電力4.4電.動(dòng)2勢(shì)、一段含源電路的歐姆定律4.4電.動(dòng)3勢(shì)的測(cè)量電勢(shì)差計(jì)4.4導(dǎo).線5表面的電荷分布4.4直.流6電路的能量轉(zhuǎn)換4.基5爾霍夫方程組4.5基.爾1霍夫第一方程組4.5基.爾2霍夫第二方程組4.5用.基3爾霍夫方程組解題舉例4.二6端網(wǎng)絡(luò)理論與巧解線性電路問(wèn)題4.6二.端1網(wǎng)絡(luò)*重要網(wǎng)絡(luò)定理及其應(yīng)用舉例*接觸電勢(shì)差與溫差電現(xiàn)象4.7逸.出1功與熱電子發(fā)射4.7接.觸2電勢(shì)差4.7溫.差3電現(xiàn)象（熱電現(xiàn)象）4.7溫.差4電現(xiàn)象的應(yīng)用*4.液8體導(dǎo)電與氣體導(dǎo)電4.8液.體1導(dǎo)電4.8氣.體2導(dǎo)電習(xí)題重點(diǎn)難點(diǎn)：電流密度、電動(dòng)勢(shì)的概念、電流的連續(xù)性方程和歐姆定律，電動(dòng)勢(shì)的概念。學(xué)生掌握要點(diǎn)：1、了解穩(wěn)恒電場(chǎng)概念及與靜電場(chǎng)的異同。2、了解歐姆定律及焦耳定律的內(nèi)容。3、了解非靜電力的物理意義。4、重點(diǎn)分析基爾霍夫定律的兩個(gè)方程組，要求學(xué)生會(huì)用基爾霍夫方程組解復(fù)雜電路問(wèn)題。第五章穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)（10學(xué)時(shí)）［主要內(nèi)容］：5.磁1現(xiàn)象及其與電現(xiàn)象的聯(lián)系5.畢2奧-薩伐爾定律5.2畢.奧1-薩伐爾定律5.2直.長(zhǎng)2載流導(dǎo)線的磁場(chǎng)5.2圓.形3載流導(dǎo)線的磁場(chǎng)5.2載.流4螺線管軸線上的磁場(chǎng)5.磁3場(chǎng)的“高斯定理”5.安4培環(huán)路定理5.4安.培1環(huán)路定理5.4無(wú).限2長(zhǎng)圓柱形均勻載流導(dǎo)線的磁場(chǎng)5.4無(wú).限3長(zhǎng)載流螺線管的磁場(chǎng)5.4載.流4螺線環(huán)的磁場(chǎng)5.4均.勻5載流無(wú)限大平面的磁場(chǎng)5.帶5電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)5.5帶.電1粒子在均勻恒定磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)5.5磁.聚2焦5.5回.旋3加速器*湯姆遜實(shí)驗(yàn)一電子荷質(zhì)比的測(cè)量5.5霍.耳5效應(yīng)5.磁6場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用5.6安.培1力公式5.6載.流2線圈在均勻外磁場(chǎng)中的安培力矩5.6磁.電3式電流計(jì)原理5.用7磁矩表示載流線圈的磁場(chǎng),磁偶極子習(xí)題重點(diǎn)難點(diǎn)：安培環(huán)路定理，畢奧-薩伐爾定律，電磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念及環(huán)路定理的物理意義。學(xué)生掌握要點(diǎn)：1、掌握用畢奧-薩伐爾定律求解已知電流分布求場(chǎng)強(qiáng)分布的方法。2、掌握用安培環(huán)路定理定律求解已知電流分布求場(chǎng)強(qiáng)分布的方法。3、了解霍耳效應(yīng)及相關(guān)內(nèi)容4、掌握載流線圈在均勻磁場(chǎng)中的力矩第六章電磁感應(yīng)與暫態(tài)過(guò)程（12學(xué)時(shí)）［主要內(nèi)容］：6.電1磁感應(yīng)6.1電.磁1感應(yīng)現(xiàn)象6.1法.拉2第電磁感應(yīng)定律6.楞2次定律6.2楞.次1定律的兩種表述6.2考.慮2了楞次定律的法拉第定律表達(dá)式6.生3電動(dòng)勢(shì)6.3動(dòng).生1電動(dòng)勢(shì)與洛倫茲力6.3動(dòng).生2電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算6.感4生電動(dòng)勢(shì)和感生電場(chǎng)6.4.1感生電動(dòng)勢(shì)和感生電場(chǎng)6.4既.有2磁場(chǎng)又有電場(chǎng)時(shí)的洛倫茲力公式6.4感.生3電場(chǎng)的性質(zhì)6.4螺.線4管磁場(chǎng)變化引起的感生電場(chǎng)*感生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算6.4電.子6感應(yīng)加速器6.自5感6.5自.感1現(xiàn)象6.5自.感26.互6感互.感1現(xiàn)象及互感互.感2線圈的串聯(lián)6.渦7電流6.7渦.流1熱效應(yīng)的應(yīng)用和危害6.7渦.流2磁效應(yīng)的應(yīng)用--電-磁阻尼6.7趨.膚3效應(yīng)R8電路的暫態(tài)過(guò)程6.8.1RL電路的暫態(tài)過(guò)程已通電RL電路的短接*已通電RL電路的切斷R9電路的暫態(tài)過(guò)程6.9.1RC電路與直流電源的接通已充電RC電路的短接*較復(fù)雜RC電路的暫態(tài)過(guò)程6.10RLC電路的暫態(tài)過(guò)程已充電RL電路的短接*6.1R0L.C2電路與直流電源的接通6.1磁1能6.11自.感1線圈的磁能6.11互.感2線圈的磁能習(xí)題重點(diǎn)難點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，自感，互感，渦旋電場(chǎng)概念及電路的暫態(tài)過(guò)程。學(xué)生掌握要點(diǎn)：（1）理解考慮楞次定律的法拉第定律的意義。（2）掌握動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算方法。（3）了解產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力及感生電場(chǎng)的性質(zhì)。（4）掌握自感現(xiàn)象及互感現(xiàn)象的實(shí)例分析。（5）了解渦流熱現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、應(yīng)用及危害。（）掌握電路及電路的暫態(tài)過(guò)程的方程建立。（7）了解自感線圈和互感線圈的磁能。第七章磁介質(zhì)（8學(xué)時(shí)）［主要內(nèi)容］：7.磁1介質(zhì)存在時(shí)靜磁場(chǎng)的基本規(guī)律7.1磁.介1質(zhì)的磁化，磁化強(qiáng)度7.1磁.化2電流磁場(chǎng)強(qiáng)度H，有磁介質(zhì)時(shí)的環(huán)路定理7.1靜.磁4場(chǎng)與靜電場(chǎng)方程的對(duì)比*關(guān)于H的進(jìn)一步討論7.順2磁性與抗磁性7.2順.磁1性7.2抗.磁2性7.鐵3磁性與鐵磁質(zhì)7.3鐵.磁1質(zhì)的磁化性能7.3鐵.磁2質(zhì)的分類和應(yīng)用7.3鐵.磁3性的起因*7.磁4荷觀點(diǎn)，永磁體7.磁5路及其計(jì)算7.5磁.路17.5磁.路2定律及磁路計(jì)算*7.5鐵.磁3屏蔽7.磁6場(chǎng)的能量習(xí)題重點(diǎn)難點(diǎn)：磁介質(zhì)存在時(shí)靜磁場(chǎng)的基本規(guī)律，鐵磁性與鐵磁質(zhì)，磁滯概念。學(xué)生掌握要點(diǎn)：（1）掌握磁介質(zhì)磁化的本質(zhì)，及磁介質(zhì)方程。（2）理解順磁性和抗磁性產(chǎn)生的機(jī)理。（3）理解并掌握鐵磁質(zhì)的磁化性能。（4）理解磁路并會(huì)對(duì)簡(jiǎn)單磁路問(wèn)題計(jì)算分析。*第八章交流電路8.簡(jiǎn)1諧交流電8.三2種理想元件的電壓與電流的關(guān)系8.2純.電1阻8.2純.電2容8.2純.電3感8.復(fù)3數(shù)法和矢量法8.3復(fù).數(shù)1基本知識(shí)8.3復(fù).數(shù)2法8.3矢.量3法8.3三.種4理想元件電壓電流關(guān)系的復(fù)數(shù)形式8.3復(fù).數(shù)5法及矢量法應(yīng)用舉例8.復(fù)4阻抗8.功5率和功率因數(shù)8.5瞬.時(shí)1功率、平均功率和功率因數(shù)8.5提.高2功率因數(shù)的意義8.5提.高3功率因數(shù)的方法8.諧6振現(xiàn)象8.6串.聯(lián)1諧振8.6并.聯(lián)2諧振8.變7壓器8.7鐵.心1變壓器8.7高.壓2輸電第九章時(shí)變電磁場(chǎng)和電磁波（4學(xué)時(shí)）9.位1移電流與麥克斯韋方程組9.平2面電磁波電磁場(chǎng)的能量密度和能流密度電偶極輻射與赫茲實(shí)驗(yàn)9.4電.偶1極輻射9.4赫.茲2實(shí)驗(yàn)9.4電.磁3波譜*9.似5穩(wěn)電磁場(chǎng)和集中參量似穩(wěn)電路習(xí)題重點(diǎn)難點(diǎn)：位移電流與麥克斯維方程組平面電磁波學(xué)生掌握要點(diǎn)：（1）掌握位移電流的引入、及麥?zhǔn)戏匠探M如何反映電磁場(chǎng)的規(guī)律。（2）掌握自由波的特點(diǎn)。六、教材與教參（