《電磁學(xué)》課程教學(xué)大綱

《電磁學(xué)》教學(xué)大綱課程名稱：電磁學(xué)英文名稱：Electromagnetism課程編號(hào)：F047091531學(xué)分：3總學(xué)時(shí)/課內(nèi)實(shí)踐學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)課程性質(zhì)：必修課程開課單位：數(shù)理科學(xué)與學(xué)院光電系適應(yīng)對(duì)象：應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)課程簡(jiǎn)介電磁學(xué)是應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，通過(guò)電磁學(xué)的教學(xué)，應(yīng)該使學(xué)生全面系統(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，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定較為扎實(shí)的基礎(chǔ)。電磁學(xué)的任務(wù)是使學(xué)生牢固掌握有關(guān)靜電場(chǎng)、靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)的基本原理和規(guī)律，使學(xué)生了解麥克斯韋電磁學(xué)理論的基本內(nèi)容和電磁波的基本概念。通過(guò)對(duì)電磁學(xué)內(nèi)容和研究方法的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，建立科學(xué)的世界觀和方法論。Electromagnetismisabasiccourseforthespecialtyofappliedphysics.Throughthiscourse,studentsshouldbeabletocomprehensivelyandsystematicallygraspthebasicphenomena,basicconceptsandbasiclawsofelectromagneticmotion.Theyalsohavetheabilitytoanalyzeandsolveelectromagneticproblems,andlayasolidfoundationforthestudyofthefollow-upcourses.Thetaskofelectromagnetismistomakestudentsfirmlygraspthebasicprinciplesandlawsofelectrostaticfield,conductoranddielectricinelectrostaticfield,stablemagneticfieldandelectromagneticinduction,andmakestudentsunderstandthebasiccontentofMaxwell'selectromagnetismtheoryandthebasicconceptofelectromagneticwave.Throughthestudyofthecontentsandresearchmethodsofelectromagnetism,studentsaretrainedtoanalyzeandsolveproblems,andestablishascientificworldviewandmethodology.課程目標(biāo)思政目標(biāo)：強(qiáng)化科學(xué)倫理教育，注重科學(xué)思維方法訓(xùn)練和科學(xué)精神培養(yǎng)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的的能力，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。Ideologicalandpoliticalobjectives:strengthentheeducationofscientificethics,payattentiontothetrainingofscientificthinkingmethodsandscientificspirit,improvestudents'abilitytoanalyzeandsolveproblems,andstimulatestudents'nationalfeelingsandmissionofservingthecountrythroughscienceandtechnology.掌握有關(guān)靜電場(chǎng)、靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)的基本原理和規(guī)律，能夠用微積分等高等數(shù)學(xué)工具解決電磁學(xué)有關(guān)問(wèn)題。Masterthebasicprinciplesandlawsofelectrostaticfield,conductoranddielectricinelectrostaticfield,stablemagneticfieldandelectromagneticinduction,andbeabletosolveproblemsrelatedtoelectromagnetismwithadvancedmathematicaltoolssuchascalculus.理解真空和介質(zhì)中的高斯定理、環(huán)路定理，建立場(chǎng)的概念。UnderstandGausstheoremandlooptheoreminvacuumandmedium,andestablishtheconceptoffield.了解麥克斯韋電磁學(xué)理論的基本內(nèi)容和電磁波的基本概念。UnderstandthebasiccontentofMaxwell'selectromagnetictheoryandthebasicconceptofelectromagneticwave.三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程的課程目標(biāo)對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐情況如表1所示：表1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：3.1具有愛國(guó)主義情操，尊重生命，關(guān)愛他人，主張正義，具有人文知識(shí)、思辨能力、處世能力和科學(xué)精神。1畢業(yè)要求2：1.1具有科學(xué)的世界觀，較系統(tǒng)和完整地掌握物理學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能以及所需的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、電工電子學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。對(duì)物理學(xué)相關(guān)專業(yè)方向前沿、發(fā)展動(dòng)態(tài)、應(yīng)用前景有所了解。2，3，4課程教學(xué)安排課程共有7項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容，具體安排如下。表2：課程教學(xué)安排表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容思政元素課堂教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)小計(jì)1真空中的靜電場(chǎng)愛國(guó)精神882導(dǎo)體和電介質(zhì)家國(guó)情懷883恒定電流科學(xué)素養(yǎng)444恒定磁場(chǎng)探索精神885磁介質(zhì)愛國(guó)精神886電磁感應(yīng)科學(xué)精神887麥克斯韋電磁理論人文情懷44合計(jì)4848教學(xué)安排1.真空中的靜電場(chǎng)教學(xué)要求：掌握電荷的概念，掌握用疊加原理求庫(kù)侖力的方法；掌握電場(chǎng)的概念，掌握用場(chǎng)強(qiáng)疊加原理求場(chǎng)強(qiáng)的方法；掌握高斯定理；了解靜電場(chǎng)環(huán)路定理，理解電勢(shì)的概念，了解電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)微分關(guān)系。重點(diǎn)難點(diǎn)：高斯定理；環(huán)路定理思政元素：介紹電磁學(xué)歷史，讓同學(xué)深刻體會(huì)近代中國(guó)科技落后，激發(fā)愛國(guó)熱情。教學(xué)內(nèi)容：1.1庫(kù)侖(Coulomb)定律、電荷守恒定律（支撐課程目標(biāo)1，2）1.2電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、場(chǎng)強(qiáng)疊加原理（支撐課程目標(biāo)2,3）1.3靜電場(chǎng)的高斯定理（支撐課程目標(biāo)2，3）1.4靜電場(chǎng)環(huán)路定理、電勢(shì)（支撐課程目標(biāo)2，3）1.5靜電場(chǎng)基本微分方程（支撐課程目標(biāo)2）2.導(dǎo)體和電介質(zhì)教學(xué)要求：掌握導(dǎo)體靜電平衡的條件和性質(zhì)；了解靜電屏蔽問(wèn)題；了解電介質(zhì)的極化和介質(zhì)中的高斯定理；了解靜電場(chǎng)的邊值關(guān)系；掌握電容器電容。重點(diǎn)難點(diǎn)：導(dǎo)體靜電平衡的條件和性質(zhì)；有介質(zhì)時(shí)的高斯定理；電容器電容的概念和電容量的計(jì)算。思政元素：介紹中國(guó)在鐵電體上的貢獻(xiàn)，培養(yǎng)大家家國(guó)情懷。教學(xué)內(nèi)容：2.1導(dǎo)體和電介質(zhì)（支撐課程目標(biāo)2）2.2靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體（支撐課程目標(biāo)2）2.3電介質(zhì)的極化（支撐課程目標(biāo)2）2.4有電介質(zhì)存在時(shí)的靜電場(chǎng)（支撐課程目標(biāo)2，3）2.5靜電場(chǎng)的邊界條件（支撐課程目標(biāo)2）2.6電容和電容器（支撐課程目標(biāo)1，2）2.7帶電體系的靜電能（支撐課程目標(biāo)2）3.恒定電流教學(xué)要求：掌握歐姆定律和焦耳定律的微分形式。恒定電流的邊值關(guān)系；掌握電動(dòng)勢(shì)相關(guān)概念，了解金屬導(dǎo)電的經(jīng)典電子論掌握基爾霍夫定律，了解逸出功和接觸電勢(shì)差。重點(diǎn)難點(diǎn)：歐姆定律和焦耳定律的微分形式；電動(dòng)勢(shì)；恒定電流條件。思政元素：介紹恒定電流方程的推導(dǎo)過(guò)程，讓同學(xué)感知科學(xué)邏輯的力量。教學(xué)內(nèi)容：3.1電流場(chǎng)（支撐課程目標(biāo)2）3.2恒定電流場(chǎng)的邊值關(guān)系（支撐課程目標(biāo)2，3）3.3電動(dòng)勢(shì)（支撐課程目標(biāo)2）3.4基爾霍夫定律（支撐課程目標(biāo)2）3.5逸出功和接觸電勢(shì)差（支撐課程目標(biāo)2）4.恒定磁場(chǎng)教學(xué)要求：了解磁場(chǎng)的描述，理解磁感應(yīng)強(qiáng)度；掌握畢奧-薩伐爾定律；理解磁高斯定理；掌握用安培環(huán)路定理求磁感應(yīng)強(qiáng)度的方法；理解安培定律。重點(diǎn)難點(diǎn)：畢奧-薩伐爾定律；磁高斯定理；安培環(huán)路定理；安培定律。思政元素：介紹安培定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)家的探索精神教學(xué)內(nèi)容：4.1磁場(chǎng)（支撐課程目標(biāo)2，3）4.2電流的磁場(chǎng)（支撐課程目標(biāo)2，3）4.3勻速運(yùn)動(dòng)電荷的電磁場(chǎng)（支撐課程目標(biāo)2，3）4.4磁場(chǎng)的高斯定理和安培環(huán)路定理（支撐課程目標(biāo)2，3）4.5磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用（支撐課程目標(biāo)2，3）5.磁介質(zhì)教學(xué)要求：掌握磁化規(guī)律，掌握有磁介質(zhì)時(shí)的高斯定理和安培環(huán)路定理；了解磁介質(zhì)的磁化機(jī)理，鐵磁介質(zhì)的性質(zhì)；磁路；了解磁荷理論。重點(diǎn)難點(diǎn)：磁介質(zhì)下的高斯定理；磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理；鐵磁質(zhì)。思政元素：介紹我國(guó)磁學(xué)的進(jìn)展，特別是稀土磁材料的進(jìn)展，激發(fā)同學(xué)的愛國(guó)精神。教學(xué)內(nèi)容：5.1磁介質(zhì)的磁化（支撐課程目標(biāo)2，3）5.2有磁介質(zhì)時(shí)磁場(chǎng)的基本規(guī)律（支撐課程目,2，3）5.3鐵磁質(zhì)（支撐課程目,2，3）5.4磁路（支撐課程目標(biāo)2，3）補(bǔ)充：磁荷觀點(diǎn)（支撐課程目標(biāo)1，2）6.電磁感應(yīng)教學(xué)要求：掌握電磁感應(yīng)基本定律，理解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生機(jī)制和計(jì)算方法；掌握感生電場(chǎng)的概念，理解感生電動(dòng)勢(shì)和自感電動(dòng)勢(shì)，了解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；理解理解互感和自感；了解磁場(chǎng)的能量，掌握RC，RL，RCL電路的暫態(tài)過(guò)程。重點(diǎn)難點(diǎn)：電磁感應(yīng)基本定律；感生電動(dòng)勢(shì)；暫態(tài)過(guò)程。思政元素：介紹法拉第生平，學(xué)習(xí)他偉大的科學(xué)精神；基于電磁感應(yīng)、電磁作用，讓同學(xué)進(jìn)一步體會(huì)事物是聯(lián)系的這一馬克思主義哲學(xué)觀點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容：6.1電磁感應(yīng)基本定律（支撐課程目標(biāo)2）6.2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)（支撐課程目標(biāo)2,3）6.3互感和自感（支撐課程目標(biāo)2,3）6.4磁場(chǎng)的能量（支撐課程目標(biāo)2,3）6.5暫態(tài)過(guò)程（支撐課程目標(biāo)2）7.麥克斯韋電磁理論教學(xué)要求：掌握電磁波性質(zhì)，理解位移電流和麥克斯韋方程；了解電磁理論發(fā)展歷史。重點(diǎn)難點(diǎn)：位移電流；麥克斯韋方程組思政元素：介紹麥克斯韋電磁理論的建立歷史和當(dāng)時(shí)歐洲的學(xué)術(shù)環(huán)境、社會(huì)環(huán)境，讓同學(xué)感受人文環(huán)境對(duì)科學(xué)的巨大推動(dòng)作用。教學(xué)內(nèi)容：7.1位移電流（支撐課程目標(biāo)4）7.2麥克斯韋方程組和電磁波（支撐課程目標(biāo)4）課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求無(wú)。課程考核與評(píng)價(jià)表4：成績(jī)?cè)u(píng)定方式表考核環(huán)節(jié)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則平時(shí)作業(yè)及課堂表現(xiàn)30根據(jù)全部作業(yè)的得分（百分制）再按30%計(jì)入總成績(jī)；曠課1次扣5分，三次無(wú)故不到本課程無(wú)學(xué)分，遲到、早退酌情扣分。期末考試60采用開卷考試形式進(jìn)行，期末成績(jī)?yōu)榘俜种?，?jì)入總成績(jī)時(shí)乘以60%，由教務(wù)處安排考試流程，考試內(nèi)容須覆蓋支撐全部畢業(yè)要求指標(biāo)的授課內(nèi)容，