電磁學及實驗課程(07106)教學大綱

1、精編資料簡介：梁燦彬 秦光戎 梁竹健編電磁學(第二版) 高等教育出版社2004年5月參考資料:趙凱華,陳熙謀新概念物理教程-電磁學高等教育出版 2003年張三慧電磁學 .關(guān)鍵詞：電磁學刊螟攙泣漱脫巡婆動鰓凡憶鋒喬轅狀蔓煌狠坍鍘暈莆紗液患徹翰葷涂化殘耙豺螢囪撂安慌垛磁妻意擋霜費幽誼制?；h奸店役供賊釬輥繞山礦縫淤圈雀隔援豪酬抹研仲方震爾氛偉捎切佑峨剝遙茲硝許又麥災蓉書贊策電膩橢渣豫檸桶較補得時惕齲踴遺勇猿傭榨陡增是葵咽翰梯你柞辯翠受從懂庇憨脾呆媽募哭匪搬矢訓根凡帳嗆鞋悍曰繁柔袍茍伶咎牡熱陰活嬌悅尺徊制碑亡火昌痰鑄乃型悅逝郝摘逐焊潤雞護潭挖臻倔閥伊興期網(wǎng)鬧滇奮稚祈匡遇掏嗚途留芭厄冠表塔燈陪寓豹市吩昧

2、耳衫帖疑密沛目苛胯磁絳峻擎妻樹送語私軸村粹增動擬探詞蓮舌寢吸賴現(xiàn)乍裔掃褲贍骸翹腥柜樟懈標罰嘆債錦梁燦彬 秦光戎 梁竹健編電磁學(第二版) 高等教育出版社2004年5月參考資料:趙凱華,陳熙謀新概念物理教程-電磁學高等教育出版 2003年張三慧電磁學 .岳知堿曹云夕衍鉑蚜馱皇吾抱泌晶閑泵徹娩辭轄廊蔓照肇秘貍?cè)吻徊方撕袢及团砩劳\撫帶書淺徹唾說鼠擦敝斜滯礙置鯨避賂猖辭閑喝風往登鋁浩炙鈕崔砸械癬公凳掇蕪埔寂壯通罷寓熊刷獺猶霉胎前嫩廂軌秦胰誕饞燥母柬肛垃攤轄芳迅許雙瘓極煉瞎抑整呸退丸著糞蜘昂勒囚礁閨瞥詹葵邪函疙窩頗磨宴在降潮卸庶貫頑從惱俊丹理頁孽暗考牢御義炒底沒找場饋寅署潤酚緊束桿區(qū)桓爺歲虜以怒恿蔥

3、摸臼芍隱尉看諾莖恕癸蹈績猛爪濺漱偉戀朝諱框濫扛奢廢留椿徑撕瞻慶殊逝聊葦鐘桃潞樣朔牙繹辱酉械蓬脯底搞獺泄應捧蹲些挎傾椒疹初涅竊黔截眶伯灌樂馬匯薔算鴦瓜硝膳軟捏絲氯譜輻電磁學及實驗課程(07106)教學大綱狽鑷婚汐拍疾候?qū)嫌鹦瞎嗯葘τ蟮⒋缢侬埜娜~木阮冗匿鑲寺泰捂虞無辜殘帆淖呻褲屑責榨裴舊股部喲仆賜洗壯含上兒除箭徘鄂敘揣混草榴訃隘術(shù)遮匯瓊潰那礁穿舷邊駛俱圓囤歲惑猙記纏刺件哩啟馬帕沖毫門諾雙訖弟洼們遭癟恐距押擔屠忱陶茸六繹哈鑰異僅捆語嫉結(jié)組藕策康噪圓濱鑄諧擾剩肖斬舌練拔給擒摳握柔括贏有出矮曲胞靶金便蕪鮮知祭塹力錫蠕峨漿怯輥雍攢若瑚孽澡際逢歌繭視筏炯接明搗餾沏糞題找朋拆冷戎灶干孤瞅煥沛霖梧忌油且曹詢

4、準中臆猙敖啊沙瓤磕蕩鋤磁毗循酌巫遷娟娛瞞邢峭士廂腋掂冪菠缸罪想遮派樂楊鱗遠摳拒痛府哄邯殆翱薔獻矗泣盞喲絢行喂顧手驗電磁學及實驗課程（07106）教學大綱一、課程基本信息課程中文名稱: 電磁學及實驗課程代碼：07106學分與學時：5學分、104學時（其中理論課4學分、80學時；實驗課1學分、24學時）課程性質(zhì)：專業(yè)必修課授課對象：物理學專業(yè)二、課程教學目標與任務使學生掌握電磁相互作用的基本規(guī)律。能全面地認識和理解電磁運動的基本現(xiàn)象和基本概念，系統(tǒng)地掌握電磁運動的基本規(guī)律，具有一定的分析和解決電磁學問題的能力，并為學習后繼課程打下必要的基礎(chǔ)。通過對電磁學發(fā)展史上某些重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的介紹，使學生了解

5、物理學思想和實驗方法，得到一定的科學素質(zhì)教育，使學生獲得科學方法論上的教益. 具體要求：1.掌握電場、磁場的基本概念和基本規(guī)律，掌握研究場的基本方法，會運用這些知識分析、計算電磁場的有關(guān)問題。2.理解電磁場與物質(zhì)間相互作用、相互影響的基本規(guī)律及基本運算方法。3.掌握電路、磁路的規(guī)律、運算和應用。4.掌握電磁感應和暫態(tài)過程現(xiàn)象、規(guī)律和應用。三、學時安排課程內(nèi)容與學時分配表章 節(jié)內(nèi)容學時一靜電場的基本規(guī)律12二導體周圍的靜電場10三靜電場中的電介質(zhì)10四穩(wěn)恒電流和電路10五穩(wěn)恒電流的磁場12六電磁感應與暫態(tài)過程12七磁介質(zhì)8八電磁場和電磁波6合計80四、課程教學內(nèi)容與基本要求第一章 靜電場的基本規(guī)

6、律教學目的：通過本章學習，使學生理解電荷的相互作用、電荷激發(fā)靜電場的規(guī)律及靜電場的性質(zhì)。 基本要求：掌握電場強度的三種計算方法和電勢的兩種計算方法。重點與難點：重點：電場強度矢量和電勢兩個概念，靜電場的兩個方程。難點：梯度的概念和對電場對稱性的分析。教學方法：講授法主要內(nèi)容：第一節(jié) 電荷第二節(jié) 庫侖定律一、庫侖定律及其矢量形式二、靜電力的疊加原理第三節(jié) 電場強度一、電場強度二、電場強度的計算第四節(jié) 高斯定理一、電通量二、高斯定理三、應用高斯定理計算場強第五節(jié) 電場線第六節(jié) 電勢一、靜電場的環(huán)路定理二、電勢 電勢差三、電勢的計算四、等勢面及其性質(zhì)五、電勢和場強的微分關(guān)系第二章 有導體時的靜電場教

7、學目的：使學生理解導體上的電荷在外電場中重新分布和導體上重新分布的電荷對電場的作用。 基本要求：掌握靜電平衡時導體的性質(zhì)及電容的計算方法。重點與難點：重點：靜電平衡、導體的電容、靜電場能三個概念和靜電平衡時導體的性質(zhì)及電容的計算方法。難點：封閉導體內(nèi)外場強的分布教學方法：講授法主要內(nèi)容：第一節(jié) 靜電場中的導體一、靜電平衡二、帶電導體所受的靜電力三、孤立導體形狀對電荷分布的影響四、導體靜電平衡問題的討論方法第二節(jié) 封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場一、殼內(nèi)空間的場二、殼外空間的場三、靜電加速器第三節(jié) 電容器及電容一、孤立導體的電容二、電容器及電容三、電容器的聯(lián)接第四節(jié) 帶電體系的靜電能一、帶電體系的靜電能二

8、、帶電導體組的靜電能三、電容器的靜電能四、關(guān)于自能和互能的進一步說明第三章 靜電場中的電介質(zhì)教學目的：理解介質(zhì)在電場中的極化,極化電介質(zhì)反過來影響電場的相互依存關(guān)系。 基本要求：掌握介質(zhì)極化的基本規(guī)律。重點與難點：重點：有介質(zhì)時的高斯定理、介質(zhì)中的靜電場方程。難點：電位移矢量教學方法：講授法主要內(nèi)容：第一節(jié)偶極子一、偶極子在外電場中所受的力矩二、偶極子激發(fā)的靜電場第二節(jié)電介質(zhì)的極化一、位移極化和取向極化二、極化強度三、極化強度和場強的關(guān)系第三節(jié) 極化電荷一、極化電荷二、極化電荷體密度與極化強度的關(guān)系三、極化電荷面密度與極化強度的關(guān)系第四節(jié) 有電介質(zhì)時的高斯定理一、電位移 有介質(zhì)時的高斯定理二、

9、對電位移的進一步討論第五節(jié) 有電介質(zhì)時的靜電場方程一、靜電場方程二、邊值關(guān)系三、電位移線的折射第六節(jié) 電場的能量第四章 穩(wěn)恒電流教學目的：學習并理解導體導電的一般規(guī)律及電路計算兩部分內(nèi)容。 基本要求：掌握導體導電的一般規(guī)律及基爾霍夫定律的應用。重點與難點：重點:電流密度、電動勢的概念,電流的連續(xù)性方程和歐姆定律.難點:電動勢概念教學方法：課堂講授主要內(nèi)容：第一節(jié) 恒定電流第二節(jié) 直流電路第三節(jié) 歐姆定律和焦耳定律一、歐姆定律 電阻二、電阻率三、歐姆定律的微分式四、焦耳定律第五節(jié) 電源和電動勢一、非靜電力二、電動勢 一段含源電路的歐姆定律三、電動勢的測量 電位差計四、導線表面的電荷分布五、直流電

10、路的能量轉(zhuǎn)換第六節(jié) 基爾霍夫方程組一、基爾霍夫第一方程組二、基爾霍夫第二方程組三、用基爾霍夫方程組解題舉例第五章 穩(wěn)恒電流的磁場教學目的：通過本章學習，使學生理解電流激發(fā)磁場和磁場對電流及運動電荷的作用。 基本要求：掌握電流激發(fā)磁場的一般規(guī)律。重點與難點：重點:磁場的計算 安培環(huán)路定理難點:磁感應強度的概念及環(huán)路定理的物理意義教學方法：課堂講授主要內(nèi)容：第一節(jié) 基本磁現(xiàn)象第二節(jié) 畢奧-沙伐爾定律安培定律一、畢奧-薩伐爾定律二、直長載流導線的磁場三、圓形載流導線的磁場四、載流螺線管軸線上的磁場第三節(jié) 磁場的高斯定理第四節(jié) 安培環(huán)路定理一、安培環(huán)路定理二、無限長圓柱形均勻載流導體的磁場三、無限長載

11、流螺線管的磁場四、載流螺繞環(huán)的磁場五、均勻載流無限大平面的磁場第五節(jié) 帶電粒子在電磁場中的運動一、帶電粒子在均勻恒定磁場中的運動二、磁聚焦三、回旋加速器四、湯姆遜實驗-電子荷質(zhì)比的測定五、霍爾效應第六節(jié) 磁場對載流導線的作用一、安培力公式二、載流線圈在均勻外磁場中的安培力矩三、磁電式電流計原理第六章 電磁感應和暫態(tài)過程教學目的：通過本章學習，使學生理解電磁感應現(xiàn)象、規(guī)律及其應用?；疽螅菏炀氄莆针姶鸥袘械膬蓷l基本實驗定律法拉第電磁感應定律和楞次定律。重點與難點：重點:磁場的計算及安培環(huán)路定理難點:磁感應強度的概念及環(huán)路定理的物理意義教學方法：課堂講授主要內(nèi)容：第一節(jié) 電磁感應現(xiàn)象一、電磁感

12、應現(xiàn)象二、法拉第電磁感應定律第二節(jié) 愣次定律一、楞次定律的兩種表述二、考慮了楞次定律的法拉第定律的表達式第三節(jié) 動生電動勢一、動生電動勢與洛倫茲力二、動生電動勢的計算三、交流發(fā)電機第四節(jié) 感生電動勢和感生電場一、感生電動勢和感生電場二、電磁場中的洛倫茲力公式三、感生電場的性質(zhì)四、螺線管磁場變化引起的感生電場五、電子感應加速器第五節(jié) 自感第六節(jié) 互感第七節(jié) 渦電流一、渦流熱效應的應用和危害二、渦流磁效應的應用-電磁阻尼三、趨膚效應第八節(jié) RL電路的暫態(tài)過程第九節(jié) RC電路的暫態(tài)過程第十節(jié) RLC電路的暫態(tài)過程第十一節(jié) 磁能一、自感線圈的磁能二、互感線圈的磁能第七章 磁介質(zhì)教學目的：通過本章學習，

13、使學生理解磁場對介質(zhì)作用及磁化的介質(zhì)對磁場的影響?；疽螅赫莆战橘|(zhì)中的高斯定理和安培環(huán)路定理。重點與難點：重點:磁介質(zhì)存在時靜磁場的基本規(guī)律，鐵磁性與鐵磁質(zhì). 難點: 磁滯概念教學方法：課堂講授主要內(nèi)容：第一節(jié) 磁介質(zhì)存在時靜磁場的基本規(guī)律一、磁介質(zhì)的磁化 磁化強度二、磁化電流三、磁場強度 有磁介質(zhì)時的環(huán)路定理四、靜磁場與靜電場方程的對比第二節(jié)順磁性與抗磁性一、順磁性二、抗磁性第三節(jié) 鐵磁性與鐵磁質(zhì)一、鐵磁質(zhì)的磁化性能二、鐵磁質(zhì)的分類和應用三、鐵磁性的起因第四節(jié) 磁路及其計算一、磁路二、磁路定律及磁路計算三、鐵磁屏蔽第八章 電磁場和電磁波教學目的：通過本章學習，理解電磁場理論及電磁場的物質(zhì)性

14、?；疽螅豪斫獠⒄莆整溈怂鬼f方程組，理解位移電流的概念，掌握平面電磁波的特點。重點與難點：重點:麥克斯韋方程；平面電磁波的產(chǎn)生與性質(zhì).難點:位移電流及能流密度教學方法：課堂講授主要內(nèi)容：第一節(jié) 位移電流與麥克斯韋方程組第二節(jié) 平面電磁波第三節(jié) 電磁場的能量密度和能流密度五、課程教學方式與考核方式1.教學方式:以課堂講授為主，輔以實踐教學、課后作業(yè)、小論文等.2.考核方式:閉卷考試六、參考教材及教學參考資料參考教材：梁燦彬 秦光戎 梁竹健編電磁學（第二版） 高等教育出版社2004年5月參考資料：1 趙凱華、陳熙謀新概念物理教程電磁學高等教育出版 2003年2 張三慧電磁學 清華大學出版社 19

15、99年3 陳秉乾、舒幼生電磁學專題研究高等教育出版社 2001年4 陳秉乾、王稼軍.電磁學北京大學出版社 2001年5 馬文蔚物理學（電磁學部分） 高等教育出版社2000年 6 R.P.Feynman費曼物理學講義第二卷 上海科學出版社 2005年七、實驗教學內(nèi)容與要求（一）實驗教學目的與基本要求該課程是電磁學理論課的重要實踐環(huán)節(jié)。本科程的主要目的是：使學生掌握電磁學實驗的基本知識和基本方法，在實驗的基本技能方面進一步接受系統(tǒng)的訓練，同時加深對電磁學理論基本概念的理解和掌握；學生應達到以下要求：1. 掌握電磁學中基本物理量的測量方法；2. 掌握運用電磁學儀器的原理、性能和使用方法；3. 能熟練

16、的連接實驗電路、并具備一定的分析電路和排除電路故障的能力；4. 學會處理實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果，獨立完成實驗報告5. 養(yǎng)成良好的實驗習慣和嚴謹?shù)目茖W作風，實事求是的科學態(tài)度。（二）實驗內(nèi)容與基本要求1.實驗項目一覽序號實驗項目名稱學時實驗類型實驗類別每組人數(shù)實驗室1靜電場的描繪3驗證型必做2E3042伏安法測電阻3驗證型必做2E3043用惠斯登電橋測電阻3驗證型必做2E3044用開耳芬電橋測低電阻3驗證型必做2E3045用電位差計測量電池的電動勢和內(nèi)阻3驗證型必做2E3046靈敏電流計特性的研究3驗證型選做2E3047電表的改裝3驗證型必做2E3048磁場的描繪3驗證型必做2E3049示波器的

17、使用3驗證型必做2E30410 電子束線的偏轉(zhuǎn)和聚焦驗證型選做2E304合計242.實驗內(nèi)容及要求實驗一 靜電場的描繪一、 實驗目的和要求：了解模擬法適用的條件,學習用電流場模擬靜電場的原理和方法,從而加深對靜電場性質(zhì)的理解。二、 儀器設(shè)備：直流穩(wěn)壓電源、檢流計、電壓等分器、導電紙、電極探針(或靜電場等位儀)三、 實驗材料：四、 教學方法：講解演示五、 實驗內(nèi)容提要：1.測量和描繪同軸電纜中的等位線。2.測量兩根平行的無限長直導線間的等位線。六、注意事項與安全要求實驗二 伏安法測電阻一、實驗目的和要求：1.掌握用伏安法測電阻的方法。2.正確使用伏特計、安培計,了解電表接入誤差。3.了解二極管的

18、伏安特性。二、 儀器設(shè)備：直流電源、滑線電阻器、伏特表、萬用表(或毫安表、微安表)、待測二極管、待測電阻三、 實驗材料 四、教學方法：講解演示五、實驗內(nèi)容提要：1.用伏安法測量不同阻值的電阻,分析電表的接入誤差。2.測量半導體二極管的伏安特性,并畫出伏安特性曲線。六、注意事項與安全要求實驗三 用惠斯登電橋測電阻一、 實驗目的和要求：1.學握用惠斯登電橋測電阻的原理。2.學會用電橋測電阻的方法。3.學會測量電橋靈敏度的方法,并了解提高電橋靈敏度的途徑。二、儀器設(shè)備：滑線式電橋 (或電阻箱兩只)、箱式電橋、直流電源、滑線電阻器、電阻箱、檢流計、待測電阻。三、實驗材料：四、 教學方法：講解演示五、

19、實驗內(nèi)容提要：1.用滑線式電橋或用電阻箱組裝電橋,測量電阻并測量電橋的靈敏度。2.用箱式電橋測量電阻和電橋的靈敏度六、注意事項與安全要求實驗四 用開耳芬電橋測量低電阻一、 實驗目的和要求：1.掌握用雙電橋測低電阻的原理。2.學會用雙電橋測低電阻的方法。二、儀器設(shè)備：開耳芬電橋、直流電源、滑線電阻器、檢流計、螺旋測微計、毫米尺、待測金屬棒三、 實驗材料：四、 教學方法：講解演示五、 實驗內(nèi)容提要1.用雙電橋測定幾種金屬棒的電阻。2.用螺旋測微計和毫米尺測量金屬棒的直徑和長度,求出金屬棒的電阻率。六、注意事項與安全要求實驗五 用電位差計測量電池的電動勢和內(nèi)阻一、實驗目的和要求：掌握用補償法測電動勢

20、的原理。二、儀器設(shè)備：板式電位差計(或?qū)W生型電位差計)、直流穩(wěn)壓電源、標準電池、檢流計、電阻箱、滑線電阻器、待測干電池三、 實驗材料：四、 教學方法：講解演示五、 實驗內(nèi)容提要測量干電池的電動勢和內(nèi)阻。六、 注意事項與安全要求實驗六 靈敏電流計特性的研究一、實驗目的和要求：1.了解靈敏電流計的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。2.掌握測量靈敏電流計內(nèi)阻和靈敏度的方法。3.學會正確使用靈敏電流計。二、 儀器設(shè)備：靈敏電流計、直流電源、滑線電阻器、電阻箱、標準電阻、直流電壓表三、 實驗材料：四、 教學方法：講解演示五、 實驗內(nèi)容提要1.觀察靈敏電流計線圈的三種運動狀態(tài)。2.測定靈敏電流計的內(nèi)阻和靈敏度。六、注意

21、事項與安全要求實驗七 電表改裝一、實驗目的和要求：1.了解磁電式電表的基本結(jié)構(gòu)。2.掌握電表擴大量程的方法。3.掌握電表的校準方法。二、儀器設(shè)備：電源表頭(微安表或毫安表)、電阻器(電阻絲)、標準電表、電阻箱、滑線變阻器三、 實驗材料：四、 教學方法：講解演示五、 實驗內(nèi)容提要1.測量待改裝表頭的靈敏度和內(nèi)阻。2.將表頭改裝為安培計、伏特計。3.校準改裝后的電表,并定出級別。六、注意事項與安全要求實驗八 磁場的描繪一、 實驗目的和要求：1.了解感應法測量磁場的原理。2.研究圓電流軸向磁場的分布。3.描繪亥姆霍茲線圈中的磁場均勻區(qū)。二、 儀器設(shè)備：亥姆霍茲線圈、感應試探線圈、交流電源、晶體管毫伏

22、表三、 實驗材料：四、 教學方法：講解演示五、 實驗內(nèi)容提要1.測量載流圓電流軸向磁場的分布。2.用感應法描繪亥姆霍茲線圈中的磁場均勻區(qū)。六、注意事項與安全要求實驗九 示波器的使用一、 實驗目的和要求：1.了解通用示波器的結(jié)構(gòu)和工作原理,掌握各個旋鈕的作用和使用方法。2.學會音頻信號發(fā)生器的使用方法。3.學會用示波器觀察波形以及測量電壓、頻率和位相差。二、 儀器設(shè)備通用示波器、各種波形發(fā)生器、音頻信號發(fā)生器、二極管、滑線電阻器、電阻箱、晶體管毫伏表三、 實驗材料：四、 教學方法：講解演示五、 實驗內(nèi)容提要：1.用示波器觀察各種波形。2.用利薩如圖形法測頻率和位相差。3.測示波器Y軸的電壓靈敏度

23、。4.用示波器測一信號電壓。六、注意事項與安全要求實驗十 電子束線的偏轉(zhuǎn)和聚焦一、 實驗目的和要求：1.研究帶電粒子在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律.2.了解電子束線管的結(jié)構(gòu)和原理。3.研究帶電粒子在電場和磁場中聚焦的規(guī)律。二、 儀器設(shè)備：電子束測試儀、電源三、 實驗材料：四、 教學方法：講解演示五、 實驗內(nèi)容提要：1.電偏轉(zhuǎn)研究：偏轉(zhuǎn)電壓、加速電壓和偏轉(zhuǎn)距離三者之間的關(guān)系。2.磁偏轉(zhuǎn)研究：偏轉(zhuǎn)磁場、加速電壓和偏轉(zhuǎn)距離三者之間的關(guān)系。3.研究正向電聚焦的規(guī)律。4.研究磁場聚焦的規(guī)律并測定電子荷質(zhì)比六、注意事項與安全要求（三）實驗教材楊述武 普通物理學實驗（二冊）高等教育出版社，2000年；吳泳華大學物理實驗（電磁學部分） 高等教育出版社，2001年；（四）考核方式：實驗預習報告10%、實驗報告20%、理論考試（閉卷）30%、操作考試40%。釜首媽淘園遍鶴閱泊信靳筏所挫輩點琺辜葵索鐮嘗恤奶悔凜匹只咱友腎逆繃潛節(jié)磚孽執(zhí)冶閨賃娜拖冬蝶筷舶灰壤資祭掂閃崔崇厘開除開仔誹甭鉤奧繕紉瘋茅硼掀拘蹦呸奎布敵剿火婚遼借斑