《电磁学》课程教学大纲

《电磁学》教学大纲课程名称：电磁学英文名称：Electromagnetism课程编号：F047091531学分：3总学时/课内实践学时：48学时课程性质：必修课程开课单位：数理科学与学院光电系适应对象：应用物理学专业课程简介电磁学是应用物理学专业的基础课程，通过电磁学的教学，应该使学生全面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，为后续课程的学习奠定较为扎实的基础。电磁学的任务是使学生牢固掌握有关静电场、静电场中的导体和电介质、稳恒磁场、电磁感应的基本原理和规律，使学生了解麦克斯韦电磁学理论的基本内容和电磁波的基本概念。通过对电磁学内容和研究方法的学习，培养学生分析问题解决问题的能力，建立科学的世界观和方法论。Electromagnetismisabasiccourseforthespecialtyofappliedphysics.Throughthiscourse,studentsshouldbeabletocomprehensivelyandsystematicallygraspthebasicphenomena,basicconceptsandbasiclawsofelectromagneticmotion.Theyalsohavetheabilitytoanalyzeandsolveelectromagneticproblems,andlayasolidfoundationforthestudyofthefollow-upcourses.Thetaskofelectromagnetismistomakestudentsfirmlygraspthebasicprinciplesandlawsofelectrostaticfield,conductoranddielectricinelectrostaticfield,stablemagneticfieldandelectromagneticinduction,andmakestudentsunderstandthebasiccontentofMaxwell'selectromagnetismtheoryandthebasicconceptofelectromagneticwave.Throughthestudyofthecontentsandresearchmethodsofelectromagnetism,studentsaretrainedtoanalyzeandsolveproblems,andestablishascientificworldviewandmethodology.课程目标思政目标：强化科学伦理教育，注重科学思维方法训练和科学精神培养，提高学生分析问题和解决问题的的能力，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。Ideologicalandpoliticalobjectives:strengthentheeducationofscientificethics,payattentiontothetrainingofscientificthinkingmethodsandscientificspirit,improvestudents'abilitytoanalyzeandsolveproblems,andstimulatestudents'nationalfeelingsandmissionofservingthecountrythroughscienceandtechnology.掌握有关静电场、静电场中的导体和电介质、稳恒磁场、电磁感应的基本原理和规律，能够用微积分等高等数学工具解决电磁学有关问题。Masterthebasicprinciplesandlawsofelectrostaticfield,conductoranddielectricinelectrostaticfield,stablemagneticfieldandelectromagneticinduction,andbeabletosolveproblemsrelatedtoelectromagnetismwithadvancedmathematicaltoolssuchascalculus.理解真空和介质中的高斯定理、环路定理，建立场的概念。UnderstandGausstheoremandlooptheoreminvacuumandmedium,andestablishtheconceptoffield.了解麦克斯韦电磁学理论的基本内容和电磁波的基本概念。UnderstandthebasiccontentofMaxwell'selectromagnetictheoryandthebasicconceptofelectromagneticwave.三、课程目标与毕业要求对应关系本课程的课程目标对计算机科学与技术专业毕业要求指标点的支撑情况如表1所示：表1课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：3.1具有爱国主义情操，尊重生命，关爱他人，主张正义，具有人文知识、思辨能力、处世能力和科学精神。1毕业要求2：1.1具有科学的世界观，较系统和完整地掌握物理学的基本理论、基本知识和基本技能以及所需的数学、计算机、电工电子学等方面的基础知识。对物理学相关专业方向前沿、发展动态、应用前景有所了解。2，3，4课程教学安排课程共有7项教学内容，具体安排如下。表2：课程教学安排表序号教学内容思政元素课堂教学学时实验/实践教学学时学时小计1真空中的静电场爱国精神882导体和电介质家国情怀883恒定电流科学素养444恒定磁场探索精神885磁介质爱国精神886电磁感应科学精神887麦克斯韦电磁理论人文情怀44合计4848教学安排1.真空中的静电场教学要求：掌握电荷的概念，掌握用叠加原理求库仑力的方法；掌握电场的概念，掌握用场强叠加原理求场强的方法；掌握高斯定理；了解静电场环路定理，理解电势的概念，了解电场强度和电势微分关系。重点难点：高斯定理；环路定理思政元素：介绍电磁学历史，让同学深刻体会近代中国科技落后，激发爱国热情。教学内容：1.1库仑(Coulomb)定律、电荷守恒定律（支撑课程目标1，2）1.2电场、电场强度、场强叠加原理（支撑课程目标2,3）1.3静电场的高斯定理（支撑课程目标2，3）1.4静电场环路定理、电势（支撑课程目标2，3）1.5静电场基本微分方程（支撑课程目标2）2.导体和电介质教学要求：掌握导体静电平衡的条件和性质；了解静电屏蔽问题；了解电介质的极化和介质中的高斯定理；了解静电场的边值关系；掌握电容器电容。重点难点：导体静电平衡的条件和性质；有介质时的高斯定理；电容器电容的概念和电容量的计算。思政元素：介绍中国在铁电体上的贡献，培养大家家国情怀。教学内容：2.1导体和电介质（支撑课程目标2）2.2静电场中的导体（支撑课程目标2）2.3电介质的极化（支撑课程目标2）2.4有电介质存在时的静电场（支撑课程目标2，3）2.5静电场的边界条件（支撑课程目标2）2.6电容和电容器（支撑课程目标1，2）2.7带电体系的静电能（支撑课程目标2）3.恒定电流教学要求：掌握欧姆定律和焦耳定律的微分形式。恒定电流的边值关系；掌握电动势相关概念，了解金属导电的经典电子论掌握基尔霍夫定律，了解逸出功和接触电势差。重点难点：欧姆定律和焦耳定律的微分形式；电动势；恒定电流条件。思政元素：介绍恒定电流方程的推导过程，让同学感知科学逻辑的力量。教学内容：3.1电流场（支撑课程目标2）3.2恒定电流场的边值关系（支撑课程目标2，3）3.3电动势（支撑课程目标2）3.4基尔霍夫定律（支撑课程目标2）3.5逸出功和接触电势差（支撑课程目标2）4.恒定磁场教学要求：了解磁场的描述，理解磁感应强度；掌握毕奥-萨伐尔定律；理解磁高斯定理；掌握用安培环路定理求磁感应强度的方法；理解安培定律。重点难点：毕奥-萨伐尔定律；磁高斯定理；安培环路定理；安培定律。思政元素：介绍安培定律的发现过程，学习科学家的探索精神教学内容：4.1磁场（支撑课程目标2，3）4.2电流的磁场（支撑课程目标2，3）4.3匀速运动电荷的电磁场（支撑课程目标2，3）4.4磁场的高斯定理和安培环路定理（支撑课程目标2，3）4.5磁场对载流导体的作用（支撑课程目标2，3）5.磁介质教学要求：掌握磁化规律，掌握有磁介质时的高斯定理和安培环路定理；了解磁介质的磁化机理，铁磁介质的性质；磁路；了解磁荷理论。重点难点：磁介质下的高斯定理；磁介质中的安培环路定理；铁磁质。思政元素：介绍我国磁学的进展，特别是稀土磁材料的进展，激发同学的爱国精神。教学内容：5.1磁介质的磁化（支撑课程目标2，3）5.2有磁介质时磁场的基本规律（支撑课程目,2，3）5.3铁磁质（支撑课程目,2，3）5.4磁路（支撑课程目标2，3）补充：磁荷观点（支撑课程目标1，2）6.电磁感应教学要求：掌握电磁感应基本定律，理解动生电动势产生机制和计算方法；掌握感生电场的概念，理解感生电动势和自感电动势，了解感应电动势；理解理解互感和自感；了解磁场的能量，掌握RC，RL，RCL电路的暂态过程。重点难点：电磁感应基本定律；感生电动势；暂态过程。思政元素：介绍法拉第生平，学习他伟大的科学精神；基于电磁感应、电磁作用，让同学进一步体会事物是联系的这一马克思主义哲学观点。教学内容：6.1电磁感应基本定律（支撑课程目标2）6.2动生电动势和感生电动势（支撑课程目标2,3）6.3互感和自感（支撑课程目标2,3）6.4磁场的能量（支撑课程目标2,3）6.5暂态过程（支撑课程目标2）7.麦克斯韦电磁理论教学要求：掌握电磁波性质，理解位移电流和麦克斯韦方程；了解电磁理论发展历史。重点难点：位移电流；麦克斯韦方程组思政元素：介绍麦克斯韦电磁理论的建立历史和当时欧洲的学术环境、社会环境，让同学感受人文环境对科学的巨大推动作用。教学内容：7.1位移电流（支撑课程目标4）7.2麦克斯韦方程组和电磁波（支撑课程目标4）课内实践教学内容及要求无。课程考核与评价表4：成绩评定方式表考核环节分值考核/评价细则平时作业及课堂表现30根据全部作业的得分（百分制）再按30%计入总成绩；旷课1次扣5分，三次无故不到本课程无学分，迟到、早退酌情扣分。期末考试60采用开卷考试形式进行，期末成绩为百分制，计入总成绩时乘以60%，由教务处安排考试流程，考试内容须覆盖支撑全部毕业要求指标的授课内容，