山东大学《电磁学》 教学大纲

1、电磁学 教学大纲电磁学是研究电、磁和电磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科，是物理学专业的一门重要的专业基础课,属于经典物理学范畴，电磁理论的形成距今将近一百五十多年的历史，是最基础、最成熟的基础物理课程之一。根据近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。所以，电磁学和电学的内容很难截然划分，而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。 早期，由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，同时也由于磁学本身的发展和应用，如近代磁性材料和磁学技术的发展，新的磁效应和磁现象的发现和应用等等，使得磁学的内容不断扩大，所以磁学在实际上也就作为一门

2、和电学相平行的学科来研究了。电磁现象是自然界存在的一种极为普遍的现象，它涉及到很广泛的领域，电的研究和应用在认识客观世界和改造客观世界中展现了巨大的活力。因此，电磁学课程还是理科和技术学科的一门重要基础课。 电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。 麦克斯韦电磁理论的重大意义，不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等)

3、，而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。 电子的发现，使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来，洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应，统一地解释了电、磁、光现象。 和电磁学密切相关的是经典电动力学，两者在内容上并没有原则的区别。一般说来，电磁学偏重于电磁现象的实验研究，从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律；经典电动力学则偏重于理论方面，它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础，研究电磁场分布，电磁波的激发、辐射和传播，以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题，也可以说，广义的电磁学包含了经典电动力学。 电磁学课程的主要内容包括：真

4、空中静电场的基本规律，静电场中的导体和电介质，恒定电流，恒定电流的磁场，恒定电流的磁场与磁介质，电磁感应和暂态过程，单相交流电，电磁场和电磁波。近些年来，我们课程组通过对物理系电磁学教学方法的探索和实践，突出一条主线、抓住物理和数学结合、理论和实验结合、电磁学与物理学史结合、电磁学与近代理论、技术结合，实现教学内容现代化。启发式与讨论式并举、指导式与研究式并举、质疑式与交谈式并举、验证性实验与设计性实验并举实现教学方法现代化。运用多媒体教学实现多种交互做到教学手段现代化。改变传统考核方式实行网络考试和口试方法，实现教学考核现代化。激发了学生的学习兴趣，增强了学生的学习能力和创新精神，促进了本课

5、程的建设，提高了电磁学的教学质量。一、 课程编号：0123204710二、 课程名称：电磁学（Electromagnetism）三、 总 学 分：4四、 总学时：64 其中：理论学时：64实验学时：0五、 适用专业：光信、电科六、 本课程与其它课程的关系 先修课程：高等数学、力学与分子物理学 后续课程：物理光学、模拟电子技术、电动力学、光波导理论、激光原理与技 术、光纤通信、信号与系统七、 课程教学目的 通过本课程的学习，要求学生能够掌握有关静电场、恒定磁场、恒定电流与交流电路、电磁感应以及麦克斯韦电磁理论等基本理论，并能应用这些理论解决有关问题。八、 课程教学的基本要求1. 掌握库仑定律、静

6、电场的高斯定理，正确理解电场强度、电势的概念，掌握电场强度、电势的各种计算方法。2. 掌握导体的静电平衡条件及电介质的极化规律，了解导体和电介质与电场的相互作用，掌握电容、电容器及电场能量的计算方法。3.理解电流的连续方程及恒定条件，掌握电流密度矢量的概念及欧姆定律的微分形式。4. 理解电动势的概念，掌握简单电路和复杂电路的分析方法，熟练运用基尔霍夫方程组分析电路，理解电压源与电流源，掌握等效电源定理和叠加定理。5. 掌握毕奥-萨伐尔定律及安培环路定理，掌握磁感应强度的概念及其计算方法，熟悉带电粒子在均匀磁场中的运动规律。6. 掌握法拉第电磁感应定律，了解各种电磁感应现象，掌握动生电动势、感生

7、电动势的计算方法，掌握自感和互感及自感磁能和互感磁能的计算方法，熟悉LR电路和RC电路的暂态过程。7. 掌握磁场强度矢量的概念，熟悉磁场的边界条件，掌握磁场能量的计算方法。8. 掌握交流电路中各元件的数学表示式，熟悉交流电路的矢量图解法和复数解法，掌握复阻抗、功率因数及功率的计算方法，掌握串、并联谐振电路及品质因数Q值，熟悉交流电桥的平衡条件，了解变压器原理及三相交流电。9. 理解位移电流的概念，掌握麦克斯韦方程组的微分形式及坡印廷矢量。九、 课程基本内容及学时分配第一章 静电场（10学时）其中：库仑定律、电场强度的概念以及高斯定理等有关电场强度的计算占6学时，电势差和电势的概念以及相应的计算

8、占4学时。第二章 静电场中的导体和电介质（8学时） 其中：导体的静电平衡条件和导体上电荷的分布占2学时，电介质的极化规律、极化电荷面密度和极化物质引起的电场占4学时，电容器电容的计算、电容器的储能以及电场的能量和能量密度占2学时。第三章 恒定电流（9学时） 其中：电流密度矢量、电流的连续方程和恒定条件以及欧姆定律的微分形式占2学时，非静电力与电源、电源的路端电压和输出功率占2学时，简单电路和电势差计占1学时，基尔霍夫方程组占 2学时，等效电源定理和叠加定理占2学时。第四章 恒定磁场（9学时） 其中：安培定律、毕奥-萨伐尔定律、磁感应强度矢量的概念和计算占3学时，安培环路定理及其应用占2学时，安

9、培力及矩形载流线圈在均匀磁场中所受的力矩占2学时，洛仑兹力及带电粒子在均匀磁场中的运动占2学时。第五章 电磁感应和暂态过程（8学时） 其中：楞次定律和法拉第电磁感应定律占2学时，动生电动势和感生电动势的计算占2学时，互感和自感及自感磁能和互感磁能占2学时，暂态过程占2学时。第六章 磁介质（6学时） 其中：磁介质的磁化规律、磁场强度矢量以及磁场的边界条件占3学时，磁路定理、磁场的能量和能量密度占3学时。第七章 交流电（10学时） 其中：矢量图解法和交流电路的复数解法占3学时，复杂交流电路及交流电的功率占2学时，串、并联谐振电路及交流电桥占2学时，变压器原理、三相交流电占3学时。第八章 麦克斯韦电

10、磁理论和电磁波（4学时） 其中：位移电流、麦克斯韦方程组的微分形式占2学时，平面电磁波及坡印廷矢量占 2学时。十、 教学重点、难点第一章：电场强度和电势的概念及其各种计算方法第二章：导体上电荷的分布，电介质的极化规律，极化电荷面密度和极化物质引起的电场的计算方法第三章：电流密度矢量的概念，欧姆定律的微分形式，电流的连续方程及 恒定条件，基尔霍夫方程组的应用，电压源和电流源，等效电源定理及叠加定理第四章：磁感应强度矢量的概念和各种计算方法第五章：动生电动势和感生电动势的计算方法，暂态过程的求解方法第六章：磁场强度矢量和磁化电流的概念及其计算方法第七章：交流电路的复数解法，复阻抗、功率因数及功率的

11、计算方法，串、并联谐振电路及三相交流电第八章：位移电流的引入，麦克斯韦方程组的微分形式及坡印廷矢量的计算方法十一、 主要教学形式（方法） 根据本课程内容的特点，为了使同学们更好地理解和掌握基本概念和基本理论，本课程在讲授过程中安排了很多习题课，因此课堂教学采用多媒体与板书相结合的形式。十二、 本课程考核方式、方法 本课程为基础课，因此考核方式仍以闭卷考试为主，考试成绩占期末总成绩的70%，平时作业成绩占30%。十三、 教材和教学参考书目教材：赵凯华、陈熙谋电磁学(第三版)高等教育出版社 2011.7教学参考书：1. 赵凯华, 陈熙谋. 新概念物理教程电磁学. 北京:高等教育出版社，2003.42. 陈鹏万. 电磁学. 北京:高等教育出版社3. E.M. 珀塞尔. 电磁学.伯克利物