电磁学本科教学大纲

《电磁学》教学大纲课程编号：06407206一、课程性质、目的及开课对象（一）课程性质：专业基础课（二）教学目的：全面地，系统地掌握电磁运动的基本现象，基本概念和基本规律；具有一定的分析和解决电磁学问题的能力，为后继课程奠定必要的基础。具有分析和处理与讲授高中物理课程电磁学部分的能力；了解电磁学发展史上某些重大发现和发明过程中的物理思想和实验方法，了解电磁学的发展与其它学科的关系等。（三）开课对象：物理系物理学专业本科生二、先修课程高等数学三、教学方法与考核方法（一）教学方法：讲授式为主（二）考核方式：考试四、学时数分配总学时：学时；理论讲授学时；习题讲授学时。大纲中代*号内容不是必讲的，未计入学时之内。五、教学内容与学时第一章静电场的基本规律（10学时）［主要内容］：1.电1荷.库2仑定律1.2库.仑1定律1.2电.荷2的单位1.2库.仑3定律的矢量形式1.2叠.加4原理1.静3电场1.3电.场1强度1.3场.强2计算1.高4斯定理1.4电.通1量1.4高.斯2定理1.4用.高3斯定理求场强1.电5场线1.5电.场1线1.5电.场2线的性质1.电6势1.6静.电1场的环路定理1.6电.势2和电势差1.6电.势3的计算1.6等.势4面1.6电.势5与场强的微分关系习题重点难点：电场强度矢量和电位两个概念，静电场的两个方程，梯度的概念和对电场对称性的分析。学生掌握要点：1、牢固掌握电势差和电势的意义及计算方法。2、理解高斯定理和静电场的环路定理所表达的静电场的特性。3、了解“点电荷”模型概念和库仑定律的适用条件。4、牢固掌握电场强度矢量概念和其基本计算方法。5、理解高斯定理的物理意义，并结合实例加深理解；应用高斯定理求场强的特定条件；第二章导体周围的静电场（9学时）［主要内容］：2.静1电场中的导体2.1静.电1平衡2.1带.电2导体所受的静电力2.1孤.立3导体形状对电荷分布的影响2.1导.体4静电平衡问题的讨论方法2.1平.行5板导体组例题.封2闭金属壳内外的静电场2.2壳.内1空间的场2.2壳.外2空间的场2.2范.德3格拉夫起电机*库仑平方反比律的精确验证.电3容器及其电容2.3孤.立1导体的电容2.3电.容2器及其电容2.3电.容3器的联接.静4电演示仪器2.4感.应1起电机2.4静.电2计.带5电体系的静电能2.5带.电1体系的静电能*2.5带.电2导体组的静电能2.5电.容3器的静电能*2.5关.于4自能与互能的进一步说明习题重点难点：静电平衡、导体的电容、静电场能三个概念和静电平衡时导体的性质及电容的计算方法。学生掌握要点：1、掌握静电平衡时导体的性质。2、会用电场线这一工具讨论静电平衡时的若干电现象。3、能结合静电平衡条件去解释静电感应、静电屏蔽等现象。4、了解电容器的构造、电容、电容器的串并联。第三章静电场中的电介质（10学时）［主要内容］：.概1述.偶2极子电.介1质与偶极子3.1偶.极2子在外电场中所受的力矩3.1偶.极3子激发的静电场3.电3介质的极化3.3位.移1极化和取向极化3.3极.化2强度3.3极.化3强度与场强的关系3.极4化电荷3.4极.化1电荷3.4极.化2电荷体密度与极化强度的关系3.4极.化3电荷面密度与极化强度的关系3.有5电介质时的高斯定理3.5电.位1移、有介质时的高斯定理*对电位移的进一步讨论3.有6电介质时的静电场方程3.6静.电1场方程*3.6边.值2关系*■线在界面上的折射3.、7电场的能量*3.压8电效应及其应用习题重点难点：极化强度矢量和极化电荷，有电介质时的静电场方程，电位移矢量概念的物理意义。学生掌握要点：1、重点介绍电介质极化使学生了解极化机制及讨论极化时所采用的“极化模型”。2、在极化电荷概念的基础上，使学生了解有介质存在时场的讨论方法。3、掌握电场强度、极化强度、电位移矢量的联系和区别；引入电位移矢量的意义。4、会用介质存在时的高斯定理计算电场。第四章恒定电流和电路（9学时）［主要内容］：4.恒1定电流4.直2流电路电.路1直.流2电路4.欧3姆定律和焦耳定律4.3欧.姆1定律，电阻4.3电.阻2率4.3欧.姆3定律的微分形式4.3焦.耳4定律4.电4源和电动势4.4非.静1电力4.4电.动2势、一段含源电路的欧姆定律4.4电.动3势的测量电势差计4.4导.线5表面的电荷分布4.4直.流6电路的能量转换4.基5尔霍夫方程组4.5基.尔1霍夫第一方程组4.5基.尔2霍夫第二方程组4.5用.基3尔霍夫方程组解题举例4.二6端网络理论与巧解线性电路问题4.6二.端1网络*重要网络定理及其应用举例*接触电势差与温差电现象4.7逸.出1功与热电子发射4.7接.触2电势差4.7温.差3电现象（热电现象）4.7温.差4电现象的应用*4.液8体导电与气体导电4.8液.体1导电4.8气.体2导电习题重点难点：电流密度、电动势的概念、电流的连续性方程和欧姆定律，电动势的概念。学生掌握要点：1、了解稳恒电场概念及与静电场的异同。2、了解欧姆定律及焦耳定律的内容。3、了解非静电力的物理意义。4、重点分析基尔霍夫定律的两个方程组，要求学生会用基尔霍夫方程组解复杂电路问题。第五章稳恒电流的磁场（10学时）［主要内容］：5.磁1现象及其与电现象的联系5.毕2奥-萨伐尔定律5.2毕.奥1-萨伐尔定律5.2直.长2载流导线的磁场5.2圆.形3载流导线的磁场5.2载.流4螺线管轴线上的磁场5.磁3场的“高斯定理”5.安4培环路定理5.4安.培1环路定理5.4无.限2长圆柱形均匀载流导线的磁场5.4无.限3长载流螺线管的磁场5.4载.流4螺线环的磁场5.4均.匀5载流无限大平面的磁场5.带5电粒子在磁场中的运动5.5带.电1粒子在均匀恒定磁场中的运动5.5磁.聚2焦5.5回.旋3加速器*汤姆逊实验一电子荷质比的测量5.5霍.耳5效应5.磁6场对载流导体的作用5.6安.培1力公式5.6载.流2线圈在均匀外磁场中的安培力矩5.6磁.电3式电流计原理5.用7磁矩表示载流线圈的磁场,磁偶极子习题重点难点：安培环路定理，毕奥-萨伐尔定律，电磁感应强度的概念及环路定理的物理意义。学生掌握要点：1、掌握用毕奥-萨伐尔定律求解已知电流分布求场强分布的方法。2、掌握用安培环路定理定律求解已知电流分布求场强分布的方法。3、了解霍耳效应及相关内容4、掌握载流线圈在均匀磁场中的力矩第六章电磁感应与暂态过程（12学时）［主要内容］：6.电1磁感应6.1电.磁1感应现象6.1法.拉2第电磁感应定律6.楞2次定律6.2楞.次1定律的两种表述6.2考.虑2了楞次定律的法拉第定律表达式6.生3电动势6.3动.生1电动势与洛伦兹力6.3动.生2电动势的计算6.感4生电动势和感生电场6.4.1感生电动势和感生电场6.4既.有2磁场又有电场时的洛伦兹力公式6.4感.生3电场的性质6.4螺.线4管磁场变化引起的感生电场*感生电动势的计算6.4电.子6感应加速器6.自5感6.5自.感1现象6.5自.感26.互6感互.感1现象及互感互.感2线圈的串联6.涡7电流6.7涡.流1热效应的应用和危害6.7涡.流2磁效应的应用--电-磁阻尼6.7趋.肤3效应R8电路的暂态过程6.8.1RL电路的暂态过程已通电RL电路的短接*已通电RL电路的切断R9电路的暂态过程6.9.1RC电路与直流电源的接通已充电RC电路的短接*较复杂RC电路的暂态过程6.10RLC电路的暂态过程已充电RL电路的短接*6.1R0L.C2电路与直流电源的接通6.1磁1能6.11自.感1线圈的磁能6.11互.感2线圈的磁能习题重点难点：法拉第电磁感应定律，动生电动势，自感，互感，涡旋电场概念及电路的暂态过程。学生掌握要点：（1）理解考虑楞次定律的法拉第定律的意义。（2）掌握动生电动势的计算方法。（3）了解产生感生电动势的非静电力及感生电场的性质。（4）掌握自感现象及互感现象的实例分析。（5）了解涡流热现象产生的原因、应用及危害。（）掌握电路及电路的暂态过程的方程建立。（7）了解自感线圈和互感线圈的磁能。第七章磁介质（8学时）［主要内容］：7.磁1介质存在时静磁场的基本规律7.1磁.介1质的磁化，磁化强度7.1磁.化2电流磁场强度H，有磁介质时的环路定理7.1静.磁4场与静电场方程的对比*关于H的进一步讨论7.顺2磁性与抗磁性7.2顺.磁1性7.2抗.磁2性7.铁3磁性与铁磁质7.3铁.磁1质的磁化性能7.3铁.磁2质的分类和应用7.3铁.磁3性的起因*7.磁4荷观点，永磁体7.磁5路及其计算7.5磁.路17.5磁.路2定律及磁路计算*7.5铁.磁3屏蔽7.磁6场的能量习题重点难点：磁介质存在时静磁场的基本规律，铁磁性与铁磁质，磁滞概念。学生掌握要点：（1）掌握磁介质磁化的本质，及磁介质方程。（2）理解顺磁性和抗磁性产生的机理。（3）理解并掌握铁磁质的磁化性能。（4）理解磁路并会对简单磁路问题计算分析。*第八章交流电路8.简1谐交流电8.三2种理想元件的电压与电流的关系8.2纯.电1阻8.2纯.电2容8.2纯.电3感8.复3数法和矢量法8.3复.数1基本知识8.3复.数2法8.3矢.量3法8.3三.种4理想元件电压电流关系的复数形式8.3复.数5法及矢量法应用举例8.复4阻抗8.功5率和功率因数8.5瞬.时1功率、平均功率和功率因数8.5提.高2功率因数的意义8.5提.高3功率因数的方法8.谐6振现象8.6串.联1谐振8.6并.联2谐振8.变7压器8.7铁.心1变压器8.7高.压2输电第九章时变电磁场和电磁波（4学时）9.位1移电流与麦克斯韦方程组9.平2面电磁波电磁场的能量密度和能流密度电偶极辐射与赫兹实验9.4电.偶1极辐射9.4赫.兹2实验9.4电.磁3波谱*9.似5稳电磁场和集中参量似稳电路习题重点难点：位移电流与麦克斯维方程组平面电磁波学生掌握要点：（1）掌握位移电流的引入、及麦氏方程组如何反映电磁场的规律。（2）掌握自由波的特点。六、教材与教参（