1、電磁學課程教學大綱一、課程說明（一）課程名稱 : 電磁學所屬專業 : 物理課程性質 : 物理學學分:4 分（二）課程簡介、目標與任務電磁學課程是一切自然科學的重要基礎課之一。電磁學所涉及的現象和規律貫穿于一切自然科學的研究領域之中，學好電磁學是學好其它自然學科的基本保證。本課程所講授的內容為基本電磁現象的實驗定律和相關的導出定理以及它們在相應領域和電路理論中的應用。 力求通過對于它們的研究， 深刻認識電磁現象的基本性質，掌握電磁學的基本理論和應用知識，學會電磁學研究和處理問題方法。課程還適時地將電磁學的理論與其它學科及有關自然現象相聯系， 以期獲得對于電磁學理論較為全面的理解。通過本課程的學習

2、應使學生在提高科學素養，建立科學的世界觀，培養嚴密的思維能力，熟練應用數學工具等諸方面獲得全面的進步。本課程針對我校物理學院近年來學生的平均水平編寫教材。 物理學院為理科學生培養基地，設有“基地”和“普通”教學班，教材的編寫考慮了兩部分學生的需求。體現在：教學大綱中帶有“ * ”號的內容，作為提高課題對基地班講授。對于普通班，相應的時間用于習題課，講解習題中的問題和補充例題。對于大綱中未打“ * ”號內容的講解深度，教師可視兩部分學生的實際情況有所區別。 整個課程總學時 72，基本上每小節兩學時。（三）先修課程要求，與先修課與后續相關課程之間的邏輯關系和內容銜接本課程以高等數學和部分力學知識為

3、基礎， 為后繼的基礎課程和專業課程有關的知識做準備。（四）教材與主要參考書教材：電磁學第三版，趙凱華、陳熙謀著主要參考書：1. 費曼物理學講義費曼著2. 磁性物理學宛德福 馬興隆著13. 電磁學梁燦彬 秦光戎 梁竹健著二、課程內容與安排第一章真空中的靜電場§ 1-1 靜電的基本現象和基本規律§ 1-2 電場和電場強度§ 1-3 靜電場的高斯定理§ 1-4 靜電場的電勢和梯度§ 1-5 帶電體的靜電能和受力問題第二章 靜電場中的導體和電介質§ 2-1 靜電場中的導體§ 2-2 電容和電容器§ 2-3 靜電場中的電介質

4、§ 2-4 靜電場的能量和能量密度第三章 穩衡電流§ 3-1 穩衡電流的導電規律§ 3-2 電源及其電動勢§ 3-3 復雜直流電路的求解方法§ 3-4 溫差電現象§ 3-5* 電子發射與氣體導電第四章 穩衡磁場§ 4-1 磁場的基本規律§ 4-2 載流回路的磁場§ 4-3 磁場的“高斯定理”和環路定理§ 4-4 磁場對載流導體和運動電荷的作用§ 4-5 帶電粒子在磁場中的運動§ 4-6* 電磁場的相對論變換第五章電磁感應§ 5-1 電磁感應定律§ 5-2

5、感應電動勢§ 5-3 自感和互感2§ 5-4 暫態過程§ 5-5 靈敏電流計第六章 磁介質§ 6-1 分子電流觀點§ 6-2 磁荷觀點§ 6-3 介質的磁化規律§ 6-4 磁場的邊界條件和磁路定理§ 6-5 磁場的能量和能量密度第七章 交流電路§ 7-1 簡諧交流電§ 7-2 交流電路的阻抗元件§ 7-3 交流電路的矢量解法§ 7-4 交流電路的復數解法§ 7-5 交流電路的功率§ 7-6 諧振電路§ 7-7 理想變壓器原理§ 7-8

6、三相交流電第八章麥克斯韋方程組和電磁波§ 8-1 麥克斯韋方程組§ 8-2 平面電磁波§ 8-3* 電磁場的能量密度和動量§ 8-4* 似穩電路和迅變電磁場3（一）教學內容與學時分配本課程講授周次第一周 -第三周第四周 -第五周第六周 -第七周第八周 -第九周72 學時（不包括習題課）。學時分配及進度表內 容第一章 真空中的靜電場§1-1 靜電的基本現象和基本規律§1-2 電場和電場強度§1-3 靜電場的高斯定理§1-4 靜電場的電勢和梯度§1-5 帶電體的靜電能和受力問題第二章 靜電場中的導體和電介質&

7、#167;2-1 靜電場中的導體§2-2 電容和電容器§2-3 靜電場中的電介質§2-4 靜電場的能量和能量密度第三章 穩衡電流§3-1 穩衡電流的導電規律§3-2 電源及其電動勢§3-3 復雜直流電路的求解方法§3-4 溫差電現象§3-5*電子發射與氣體導電第四章 穩衡磁場§4-1 磁場的基本規律§4-2 載流回路的磁場§4-3 磁場的“高斯定理”和環路定理 §4-4 磁場對載流導體和運動電荷的作用 §4-5 帶電粒子在磁場中的運動 §4-6* 電磁場的

8、相對論變換講授學時128884第五章 電磁感應§5-1 電磁感應定律§5-2 感應電動勢第十周 -第十二周§5-3 自感和互感§5-4 暫態過程§5-5 靈敏電流計第六章 磁介質§6-1 分子電流觀點§6-2 磁荷觀點第十三周 -第十四周§6-3 介質的磁化規律§6-4 磁場的邊界條件和磁路定理§6-5 磁場的能量和能量密度第七章 交流電路§7-1 簡諧交流電§7-2 交流電路的阻抗元件§7-3 交流電路的矢量解法第十五周 - §7-4 交流電路的復數解法

9、第十六周§7-5 交流電路的功率§7-6 諧振電路§7-7 理想變壓器原理§7-8 三相交流電第八章 麥克斯韋方程組和電磁波§8-1 麥克斯韋方程組第十七周 -§8-2 平面電磁波第十八周§8-3*電磁場的能量密度和動量§8-4*似穩電路和迅變電磁場（二）內容及基本要求128885第一章真空中的靜電場教學內容： 1、靜電的基本現象和基本規律（§1-1 ）2、電場、電場強度及高斯定理（§1-2 、§ 1-3 ）3、靜電場的電勢、梯度（§1-4 ）4、靜電能及靜電場力（§

10、;1-5 ）【重點掌握】：電場強度的定義， 連續帶電體的電場分布的通用求解方法， 用高斯定律求解有特定對稱性分布的帶電體的電場分布， 靜電場的環路定理和高斯定理的物理意義。【掌握】：基本粒子的電荷守恒，電場的概念，電場的疊加原理，電偶極子的定義及電場分布，立體角的概念，電勢和電勢差的概念，靜電場的保守性質，用電勢梯度計算空間電場分布的方法，電勢的疊加方法。【了解】：庫侖定律及其適用條件，場的概念及疊加原理，電通量的概念，高斯定理的證明，等勢面和等勢體，電勢梯度在直角和極坐標系中的表達，自能和互能的概念，帶電體的靜電能和受力問題。【難點】：場強和電勢的微分關系，電勢梯度的物理意義。第二章靜電場中

11、的導體和電介質教學內容： 1、導體在靜電場中的性質（§2-1 ）2、導電的電容、電容器（§2-2 ）3、電介質（§ 2-3 ）4、靜電場的能量和能量密度（§2-4 ）【重點掌握】：靜電平衡后， 導體中電荷的分布和空間電場分布計算； 電介質存在時高斯定理的推導過程及應用。【掌握】：導體的靜電平衡條件， 靜電平衡后導體上電荷分布的特點， 帶點體系的電容，平行板電容器的電容、靜電能，電介質極化強度矢量的物理意義，電介質極化強度與極化電荷面密度的關系； 電位移矢量的定義， 運用電介質存在的高斯定理求解帶電體系的空間電場分布。【了解】：電容的物理意義，平行板電容器

12、，球形電容器，平行板電容器串并聯電容的求解，帶電體系的電能及其計算方法， 靜電屏蔽現象及應用； 極化的微觀機理解釋，電介質的極化率和相對介電常數，介質兩側電場的性質，靜電場的能量和能量密度。【一般了解】：圓型電容器。【難點】：導體對空間電場分布的影響。第三章穩衡電流教學內容： 1、穩衡電流的導電規律（§3-1 ）2、電源、非靜電力、電動勢（§3-2 ）3、基爾霍夫定理在復雜電路中的應用（§3-3 ）64、溫差電現象、電子的發射、氣體導電（§3-4 、§ 3-5 ）【重點掌握】：穩恒電流的成立條件，電源電動勢的概念，基爾霍夫第一、第二定律及在直流

13、電路中的應用。【掌握】：電流密度矢量的概念， 歐姆定律的微分形式及應用， 非靜電力與電源電動勢的關系，閉合電路的歐姆定律，電源的路端電壓。【了解】： 電阻率的概念，電功率，焦耳定律，電流連續性方程的物理意義，電源電動勢的概念，利用場的觀點闡釋穩定電路的性質，金屬導電的經典微觀解釋，溫差電現象。【難點】：金屬導電的經典電子論。第四章穩衡磁場教學內容： 1、磁場的基本規律（§ 4-1 ）2、畢奧 - 薩伐爾定律（§ 4-2 ）3、磁場的“高斯定理”和環路定理（§4-3 ）4、磁場對載流導體和運動電荷的作用（§4-4 、§ 4-5 ）5、電磁場的相對

14、論變換（§4-6 ）【重點掌握】：畢奧 - 薩伐爾定律在載流直導線、 載流圓環、載流螺線管上的應用，磁感應強度的有旋性， 磁場的高斯定理，安培環路定理及物理意義， 安培力的計算公式。【掌握】：磁感應強度、磁通量的概念，磁通量的求解方法，畢奧 - 薩伐爾定律的微分形式，安培環路定理計算磁感應強度的應用， 均勻磁場和非均勻磁場中帶電體所受安培力的計算方法，洛侖茲力及計算方法，霍爾效應的原理。【了解】： 磁感應線，磁矩的概念，平面載流線圈的磁矩和所受的磁力矩問題，運動電荷在均勻磁場中的運動規律，洛侖茲力與安培力的關系，回旋加速器的原理。【難點】：安培環路定理求解電流分布對稱物體的空間磁場分

15、布。第五章 電磁感應教學內容： 1、法拉第電磁感應定律（§5-1 ）2、動生電動勢、感生電動勢（§5-2 ）3、自感、互感（§ 5-3 ）4、暫態電路、靈敏電流計（§5-4 、§ 5-5 ）【重點掌握】：動生電動勢、感生電動勢的求解方法。【掌握】：法拉第電磁感應定律及應用， 動生電動勢和感生電動勢的計算方法， 電動機原理，感生渦旋電場的概念及與靜電場的區別， 電子感應加速器原理，自感系數的求解方法。【了解】： 法拉第電磁感應定律的普遍適用性，電動勢，楞次定律， RL、RC、RLC電路的求解方法及暫態過程， 磁場的能量、 自感電動勢與互感電動勢，

16、自感系數與互感系數的關系，能量密度及求解方法，靈敏電流計的原理。【難點】：感生渦旋電場及感生電動勢的求解。7第六章磁介質教學內容： 1、分子電流觀點、磁荷觀點（§6-1 、§ 6-2 ）2、介質的磁化規律（§ 6-3 ）3、磁場的邊界條件和磁路定理（§6-4 ）4、磁場的能量和能量密度（§6-5 ）【重點掌握】：有磁介質時的安培環路定理及應用。【掌握】：磁化強度矢量的概念和表達，磁場強度的定義，磁偶極子，磁路定理及應用，磁場能量及其求解方法。【了解】： 用分子電流觀點和磁荷觀點解釋磁介質的磁化現象，磁化電流與磁場強度的關系，介質的鐵磁性、順磁性

17、、抗磁性及經典解釋，鐵磁性的宏觀特性，磁化特征，磁疇的概念，磁化率、磁導率的定義，鐵磁材料的分類和應用。【一般了解】： 磁極化強度矢量及與磁荷的關系，磁荷觀點及與分子電流觀點的等效性。【難點】：抗磁性的經典解釋，磁疇結構的成因。第七章 交流電路教學內容： 1、簡諧交流電、交流電路的阻抗元件（§7-1 、§ 7-2 ）2、交流電路的矢量解法、復數解法（§7-3 、§ 7-4 ）3、交流電路的功率（§ 7-5 ）4、諧振電路（§ 7-6 ）5、理想變壓器原理、三相交流電（§7-7 、§ 7-8 ）【重點掌握】：電容和電感器件的阻抗特征， 交流電的相位差， 實現濾波和相移的方法，三相電路中負載的接法。【掌握】：簡諧交流電的表示方法， 矢量圖解法求解 RL、RC、RLC電路的阻抗特征，RLC諧振電路及 Q值得內涵，交流電路的歐姆定律和復阻抗，交流電路的負數解法，基爾霍夫定律在交流電中的應用， 交流電的功率和功率因數， 理想變壓器的條件，理想變壓器的變比公式，三相交流電線電壓和相電壓的關系。【了解】： 三相發電機 , 阻抗的概念，交流電橋，有功功率和無功功率，三