電磁學(xué)B課程教學(xué)大綱

1、 電磁學(xué)B 課程教學(xué)大綱一、課程說(shuō)明（一）課程名稱(chēng)、所屬專(zhuān)業(yè)、課程性質(zhì)、學(xué)分；課程名稱(chēng):電磁學(xué);所屬專(zhuān)業(yè):物理學(xué);課程性質(zhì):大類(lèi)平臺(tái)課（B類(lèi)）;學(xué)分:3分。（二）課程簡(jiǎn)介、目標(biāo)與任務(wù)；電磁學(xué)課程是十九世紀(jì)從發(fā)展到成熟的一門(mén)物理基礎(chǔ)課程，與力學(xué)一樣是自然科學(xué)的重要基礎(chǔ)課之一。電磁學(xué)發(fā)展成熟后在輻射和麥克斯韋方程與慣性坐標(biāo)系領(lǐng)域的問(wèn)題和挑戰(zhàn)為二十世紀(jì)的量子力學(xué)、相對(duì)論的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，學(xué)好電磁學(xué)是學(xué)好其它自然學(xué)科的基本保證。本課程所講授的內(nèi)容為基本電磁現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)定律和相關(guān)的導(dǎo)出定理以及它們?cè)谙鄳?yīng)領(lǐng)域，特別實(shí)在電路理論中的應(yīng)用。深刻認(rèn)識(shí)電磁現(xiàn)象的基本性質(zhì)，掌握電磁學(xué)的基本理論和重要的如電勢(shì)、磁矢勢(shì)的

2、概念，學(xué)會(huì)電磁學(xué)研究和處理問(wèn)題方法。課程還適時(shí)地將電磁學(xué)的理論與其它學(xué)科及有關(guān)自然現(xiàn)象相聯(lián)系，以期獲得對(duì)于電磁學(xué)理論較為全面的理解。從基本的實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)，歸納出理論上的定律，并用數(shù)學(xué)對(duì)之進(jìn)行準(zhǔn)確嚴(yán)密的描述，繼之再應(yīng)用于廣泛的科技領(lǐng)域這一物理學(xué)的思維模式和研究方法在電磁學(xué)中也得到了充分的體現(xiàn)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)使學(xué)生在提高科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)嚴(yán)密的思維能力，熟練應(yīng)用數(shù)學(xué)工具等諸方面獲得全面的進(jìn)步。本課程針對(duì)我校物理學(xué)院材料物理系學(xué)生編寫(xiě)。由于我校屬于“211”工程院校系統(tǒng)，物理學(xué)院為理科學(xué)生培養(yǎng)基地，教材的使用考慮到與全國(guó)接軌。整個(gè)課程總學(xué)時(shí)54，基本上每小節(jié)兩學(xué)時(shí)。（三）先修課程要求，與先修課與后續(xù)

3、相關(guān)課程之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)容銜接；先修課程要求：高等數(shù)學(xué)，力學(xué)。微積分知識(shí)及矢量運(yùn)算是計(jì)算電磁場(chǎng)分布問(wèn)題、學(xué)好電磁學(xué)的前提。（四）教材與主要參考書(shū)。教材：趙凱華新概念物理教程-電磁學(xué)，主要參考書(shū)：麥克斯韋電磁通論 二、課程內(nèi)容與安排（一）教學(xué)方法與學(xué)時(shí)分配教學(xué)方法：采用板書(shū)與ppt結(jié)合方式教學(xué)；時(shí)間允許時(shí)適當(dāng)合作型教學(xué)。第一章 真空中的靜電場(chǎng)（8學(xué)時(shí)）第二章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)(8學(xué)時(shí))第三章 穩(wěn)衡電流(6學(xué)時(shí))第四章 穩(wěn)衡磁場(chǎng)（10學(xué)時(shí)）第五章 電磁感應(yīng)(8學(xué)時(shí))第六章 磁介質(zhì)（4學(xué)時(shí)）第七章 交流電路（6學(xué)時(shí)）第八章 麥克斯韋方程組和電磁波(4學(xué)時(shí))（二）內(nèi)容及基本要求第一章 真空中的

4、靜電場(chǎng)（8學(xué)時(shí)）§1-1 靜電的基本現(xiàn)象和基本規(guī)律§1-2 電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度§1-3 靜電場(chǎng)的高斯定理§1-4 靜電場(chǎng)的電勢(shì)和梯度教學(xué)內(nèi)容：電荷，電荷的量子化，庫(kù)侖定律，靜電場(chǎng)強(qiáng)度及分布求解，高斯定理，電勢(shì)，靜電能?！局攸c(diǎn)掌握】：電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，連續(xù)帶電體的電場(chǎng)分布的通用求解方法，用高斯定律求解有特定對(duì)稱(chēng)性分布的帶電體的電場(chǎng)分布，靜電場(chǎng)的環(huán)路定理和高斯定理的物理意義?！菊莆铡浚夯玖Ｗ拥碾姾墒睾?，電場(chǎng)的概念，電場(chǎng)的疊加原理，電偶極子的定義及電場(chǎng)分布，立體角的概念，電勢(shì)和電勢(shì)差的概念，靜電場(chǎng)的保守性質(zhì)，用電勢(shì)梯度計(jì)算空間電場(chǎng)分布的方法，電勢(shì)的疊加方法?！玖私?/p>

5、】：庫(kù)侖定律及其適用條件，場(chǎng)的概念及疊加原理，電通量的概念，高斯定理的證明，等勢(shì)面和等勢(shì)體，電勢(shì)梯度在直角和極坐標(biāo)系中的表達(dá)，自能和互能的概念，帶電體的靜電能和受力問(wèn)題?！倦y點(diǎn)】：場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)的微分關(guān)系，電勢(shì)梯度的物理意義。第二章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)(8學(xué)時(shí))§2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體§2-2電容和電容器§2-3 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)§2-4 靜電場(chǎng)的能量和能量密度教學(xué)內(nèi)容：靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體，封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)，電容及電容器， 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)，靜電場(chǎng)的能量?！局攸c(diǎn)掌握】：靜電平衡后，導(dǎo)體中電荷的分布和空間電場(chǎng)分布計(jì)算；電介質(zhì)存在時(shí)高斯定理的推導(dǎo)過(guò)程及應(yīng)用。

6、【掌握】：導(dǎo)體的靜電平衡條件，靜電平衡后導(dǎo)體上電荷分布的特點(diǎn)，帶點(diǎn)體系的電容，平行板電容器的電容、靜電能，電介質(zhì)極化強(qiáng)度矢量的物理意義，電介質(zhì)極化強(qiáng)度與極化電荷面密度的關(guān)系；電位移矢量的定義，運(yùn)用電介質(zhì)存在的高斯定理求解帶電體系的空間電場(chǎng)分布。【了解】：電容的物理意義，平行板電容器，球形電容器，平行板電容器串并聯(lián)電容的求解，帶電體系的電能及其計(jì)算方法，靜電屏蔽現(xiàn)象及應(yīng)用；極化的微觀機(jī)理解釋?zhuān)娊橘|(zhì)的極化率和相對(duì)介電常數(shù)，介質(zhì)兩側(cè)電場(chǎng)的性質(zhì)，靜電場(chǎng)的能量和能量密度。第三章 穩(wěn)衡電流(6學(xué)時(shí))§3-1 穩(wěn)衡電流的導(dǎo)電規(guī)律§3-2 電源及其電動(dòng)勢(shì)§3-3 復(fù)雜直流電路的

7、求解方法教學(xué)內(nèi)容：穩(wěn)恒電流的條件，電流密度矢量，穩(wěn)恒電流的導(dǎo)電規(guī)律，金屬導(dǎo)電的經(jīng)典微觀解釋?zhuān)娫措妱?dòng)勢(shì)，全電路歐姆定律，基爾霍夫第一、第二定律，溫差電現(xiàn)象。【重點(diǎn)掌握】：穩(wěn)恒電流的成立條件，電源電動(dòng)勢(shì)的概念，基爾霍夫第一、第二定律及在直流電路中的應(yīng)用?！菊莆铡浚弘娏髅芏仁噶康母拍?，歐姆定律的微分形式及應(yīng)用，非靜電力與電源電動(dòng)勢(shì)的關(guān)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(xù)性方程的物理意義，電源電動(dòng)勢(shì)的概念，利用場(chǎng)的觀點(diǎn)闡釋穩(wěn)定電路的性質(zhì)，金屬導(dǎo)電的經(jīng)典微觀解釋?zhuān)瑴夭铍姮F(xiàn)象?！倦y點(diǎn)】：金屬導(dǎo)電的經(jīng)典電子論。第四章 穩(wěn)衡磁場(chǎng)（10學(xué)時(shí)）§

8、;4-1 磁場(chǎng)的基本規(guī)律§4-2 載流回路的磁場(chǎng)§4-3 磁場(chǎng)的“高斯定理”和環(huán)路定理§4-4 磁矢勢(shì)教學(xué)內(nèi)容：基本磁現(xiàn)象，畢奧-薩伐爾定律，磁場(chǎng)的高斯定理，安培環(huán)路定理，帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體和帶電粒子的作用【重點(diǎn)掌握】：畢奧-薩伐爾定律在載流直導(dǎo)線、載流圓環(huán)、載流螺線管上的應(yīng)用，磁感應(yīng)強(qiáng)度的有旋性，磁場(chǎng)的高斯定理，安培環(huán)路定理及物理意義，安培力的計(jì)算公式?！菊莆铡浚捍鸥袘?yīng)強(qiáng)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(huán)路定理計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的應(yīng)用，均勻磁場(chǎng)和非均勻磁場(chǎng)中帶電體所受安培力的計(jì)算方法，洛侖茲力及計(jì)算方法，霍爾效

9、應(yīng)的原理?！玖私狻浚?磁感應(yīng)線，磁矩的概念，平面載流線圈的磁矩和所受的磁力矩問(wèn)題，運(yùn)動(dòng)電荷在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，洛侖茲力與安培力的關(guān)系，回旋加速器的原理。【難點(diǎn)】：安培環(huán)路定理求解電流分布對(duì)稱(chēng)物體的空間磁場(chǎng)分布，磁矢勢(shì)。第五章 電磁感應(yīng)(8學(xué)時(shí))§5-1 電磁感應(yīng)定律§5-2 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)§5-3 自感和互感§5-4 暫態(tài)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容：電磁感應(yīng)現(xiàn)象，楞次定律，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，感生電動(dòng)勢(shì)和感生電場(chǎng)，渦旋電場(chǎng)，自感，互感，RL、RC、RLC暫態(tài)電路、靈敏電流計(jì)?！局攸c(diǎn)掌握】：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)、感生電動(dòng)勢(shì)的求解方法?！菊莆铡浚悍ɡ陔姶鸥袘?yīng)定律及應(yīng)用，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電

10、動(dòng)勢(shì)的計(jì)算方法，電動(dòng)機(jī)原理，感生渦旋電場(chǎng)的概念及與靜電場(chǎng)的區(qū)別，電子感應(yīng)加速器原理，自感系數(shù)的求解方法?！玖私狻浚?法拉第電磁感應(yīng)定律的普遍適用性，電動(dòng)勢(shì)，楞次定律，RL、RC、RLC電路的求解方法及暫態(tài)過(guò)程，磁場(chǎng)的能量、自感電動(dòng)勢(shì)與互感電動(dòng)勢(shì)，自感系數(shù)與互感系數(shù)的關(guān)系，能量密度及求解方法，靈敏電流計(jì)的原理?！倦y點(diǎn)】：感生渦旋電場(chǎng)及感生電動(dòng)勢(shì)的求解。第六章 磁介質(zhì)（4學(xué)時(shí)）§6-1 分子電流觀點(diǎn)§6-2 磁荷觀點(diǎn)§6-3 介質(zhì)的磁化規(guī)律教學(xué)內(nèi)容：分子電流觀點(diǎn)，磁荷觀點(diǎn)，磁介質(zhì)的磁化機(jī)理及描述，鐵磁物質(zhì)的磁化規(guī)律，順磁物質(zhì)和抗磁物質(zhì)的磁化現(xiàn)象，磁路定理，磁場(chǎng)的能量和

11、能量密度?！局攸c(diǎn)掌握】：有磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理及應(yīng)用?！菊莆铡浚捍呕瘡?qiáng)度矢量的概念和表達(dá)，磁場(chǎng)強(qiáng)度的定義，磁偶極子，磁路定理及應(yīng)用，磁場(chǎng)能量及其求解方法?！玖私狻浚?用分子電流觀點(diǎn)和磁荷觀點(diǎn)解釋磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象，磁化電流與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，介質(zhì)的鐵磁性、順磁性、抗磁性及經(jīng)典解釋?zhuān)F磁性的宏觀特性，磁化特征，磁疇的概念，磁化率、磁導(dǎo)率的定義，鐵磁材料的分類(lèi)和應(yīng)用?！疽话懔私狻浚?磁極化強(qiáng)度矢量及與磁荷的關(guān)系，磁荷觀點(diǎn)及與分子電流觀點(diǎn)的等效性。【難點(diǎn)】：抗磁性的經(jīng)典解釋?zhuān)女牻Y(jié)構(gòu)的成因。第七章 交流電路（6學(xué)時(shí)）§7-1 簡(jiǎn)諧交流電§7-2 交流電路的阻抗元件§7-3

12、 交流電路的矢量解法§7-4 交流電路的復(fù)數(shù)解法§7-5 交流電路的功率§7-6 諧振電路教學(xué)內(nèi)容：簡(jiǎn)諧波的形式，矢量和復(fù)數(shù)表示，阻抗的概念，電阻、電感和電容的阻抗，交流電路的矢量解法、復(fù)數(shù)解法，濾波電路和相移電路，交流電的功率和功率因數(shù)，提高功率因數(shù)的方法，理想變壓器的電壓和電流變比公式，三相發(fā)電機(jī)，三相交流電的性質(zhì)、接法。【重點(diǎn)掌握】：電容和電感器件的阻抗特征，交流電的相位差，實(shí)現(xiàn)濾波和相移的方法，三相電路中負(fù)載的接法?！菊莆铡浚汉?jiǎn)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(nèi)涵，交流電路的歐姆定律和復(fù)阻抗，交流電路的復(fù)數(shù)解法【了解】：阻抗的概念，交流電橋，有功功率和無(wú)功功率，三相交流電功率第八章 麥克斯韋方程組和電磁波(4學(xué)時(shí))§8-1 麥克斯韋方程組