電磁學本科教學大綱

《電磁學》教學大綱課程編號：06407206一、課程性質、目的及開課對象（一）課程性質：專業(yè)基礎課（二）教學目的：全面地，系統地掌握電磁運動的基本現象，基本概念和基本規(guī)律；具有一定的分析和解決電磁學問題的能力，為后繼課程奠定必要的基礎。具有分析和處理與講授高中物理課程電磁學部分的能力；了解電磁學發(fā)展史上某些重大發(fā)現和發(fā)明過程中的物理思想和實驗方法，了解電磁學的發(fā)展與其它學科的關系等。（三）開課對象：物理系物理學專業(yè)本科生二、先修課程高等數學三、教學方法與考核方法（一）教學方法：講授式為主（二）考核方式：考試四、學時數分配總學時：學時；理論講授學時；習題講授學時。大綱中代*號內容不是必講的，未計入學時之內。五、教學內容與學時第一章靜電場的基本規(guī)律（10學時）［主要內容］：1.電1荷.庫2侖定律1.2庫.侖1定律1.2電.荷2的單位1.2庫.侖3定律的矢量形式1.2疊.加4原理1.靜3電場1.3電.場1強度1.3場.強2計算1.高4斯定理1.4電.通1量1.4高.斯2定理1.4用.高3斯定理求場強1.電5場線1.5電.場1線1.5電.場2線的性質1.電6勢1.6靜.電1場的環(huán)路定理1.6電.勢2和電勢差1.6電.勢3的計算1.6等.勢4面1.6電.勢5與場強的微分關系習題重點難點：電場強度矢量和電位兩個概念，靜電場的兩個方程，梯度的概念和對電場對稱性的分析。學生掌握要點：1、牢固掌握電勢差和電勢的意義及計算方法。2、理解高斯定理和靜電場的環(huán)路定理所表達的靜電場的特性。3、了解“點電荷”模型概念和庫侖定律的適用條件。4、牢固掌握電場強度矢量概念和其基本計算方法。5、理解高斯定理的物理意義，并結合實例加深理解；應用高斯定理求場強的特定條件；第二章導體周圍的靜電場（9學時）［主要內容］：2.靜1電場中的導體2.1靜.電1平衡2.1帶.電2導體所受的靜電力2.1孤.立3導體形狀對電荷分布的影響2.1導.體4靜電平衡問題的討論方法2.1平.行5板導體組例題.封2閉金屬殼內外的靜電場2.2殼.內1空間的場2.2殼.外2空間的場2.2范.德3格拉夫起電機*庫侖平方反比律的精確驗證.電3容器及其電容2.3孤.立1導體的電容2.3電.容2器及其電容2.3電.容3器的聯接.靜4電演示儀器2.4感.應1起電機2.4靜.電2計.帶5電體系的靜電能2.5帶.電1體系的靜電能*2.5帶.電2導體組的靜電能2.5電.容3器的靜電能*2.5關.于4自能與互能的進一步說明習題重點難點：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及電容的計算方法。學生掌握要點：1、掌握靜電平衡時導體的性質。2、會用電場線這一工具討論靜電平衡時的若干電現象。3、能結合靜電平衡條件去解釋靜電感應、靜電屏蔽等現象。4、了解電容器的構造、電容、電容器的串并聯。第三章靜電場中的電介質（10學時）［主要內容］：.概1述.偶2極子電.介1質與偶極子3.1偶.極2子在外電場中所受的力矩3.1偶.極3子激發(fā)的靜電場3.電3介質的極化3.3位.移1極化和取向極化3.3極.化2強度3.3極.化3強度與場強的關系3.極4化電荷3.4極.化1電荷3.4極.化2電荷體密度與極化強度的關系3.4極.化3電荷面密度與極化強度的關系3.有5電介質時的高斯定理3.5電.位1移、有介質時的高斯定理*對電位移的進一步討論3.有6電介質時的靜電場方程3.6靜.電1場方程*3.6邊.值2關系*■線在界面上的折射3.、7電場的能量*3.壓8電效應及其應用習題重點難點：極化強度矢量和極化電荷，有電介質時的靜電場方程，電位移矢量概念的物理意義。學生掌握要點：1、重點介紹電介質極化使學生了解極化機制及討論極化時所采用的“極化模型”。2、在極化電荷概念的基礎上，使學生了解有介質存在時場的討論方法。3、掌握電場強度、極化強度、電位移矢量的聯系和區(qū)別；引入電位移矢量的意義。4、會用介質存在時的高斯定理計算電場。第四章恒定電流和電路（9學時）［主要內容］：4.恒1定電流4.直2流電路電.路1直.流2電路4.歐3姆定律和焦耳定律4.3歐.姆1定律，電阻4.3電.阻2率4.3歐.姆3定律的微分形式4.3焦.耳4定律4.電4源和電動勢4.4非.靜1電力4.4電.動2勢、一段含源電路的歐姆定律4.4電.動3勢的測量電勢差計4.4導.線5表面的電荷分布4.4直.流6電路的能量轉換4.基5爾霍夫方程組4.5基.爾1霍夫第一方程組4.5基.爾2霍夫第二方程組4.5用.基3爾霍夫方程組解題舉例4.二6端網絡理論與巧解線性電路問題4.6二.端1網絡*重要網絡定理及其應用舉例*接觸電勢差與溫差電現象4.7逸.出1功與熱電子發(fā)射4.7接.觸2電勢差4.7溫.差3電現象（熱電現象）4.7溫.差4電現象的應用*4.液8體導電與氣體導電4.8液.體1導電4.8氣.體2導電習題重點難點：電流密度、電動勢的概念、電流的連續(xù)性方程和歐姆定律，電動勢的概念。學生掌握要點：1、了解穩(wěn)恒電場概念及與靜電場的異同。2、了解歐姆定律及焦耳定律的內容。3、了解非靜電力的物理意義。4、重點分析基爾霍夫定律的兩個方程組，要求學生會用基爾霍夫方程組解復雜電路問題。第五章穩(wěn)恒電流的磁場（10學時）［主要內容］：5.磁1現象及其與電現象的聯系5.畢2奧-薩伐爾定律5.2畢.奧1-薩伐爾定律5.2直.長2載流導線的磁場5.2圓.形3載流導線的磁場5.2載.流4螺線管軸線上的磁場5.磁3場的“高斯定理”5.安4培環(huán)路定理5.4安.培1環(huán)路定理5.4無.限2長圓柱形均勻載流導線的磁場5.4無.限3長載流螺線管的磁場5.4載.流4螺線環(huán)的磁場5.4均.勻5載流無限大平面的磁場5.帶5電粒子在磁場中的運動5.5帶.電1粒子在均勻恒定磁場中的運動5.5磁.聚2焦5.5回.旋3加速器*湯姆遜實驗一電子荷質比的測量5.5霍.耳5效應5.磁6場對載流導體的作用5.6安.培1力公式5.6載.流2線圈在均勻外磁場中的安培力矩5.6磁.電3式電流計原理5.用7磁矩表示載流線圈的磁場,磁偶極子習題重點難點：安培環(huán)路定理，畢奧-薩伐爾定律，電磁感應強度的概念及環(huán)路定理的物理意義。學生掌握要點：1、掌握用畢奧-薩伐爾定律求解已知電流分布求場強分布的方法。2、掌握用安培環(huán)路定理定律求解已知電流分布求場強分布的方法。3、了解霍耳效應及相關內容4、掌握載流線圈在均勻磁場中的力矩第六章電磁感應與暫態(tài)過程（12學時）［主要內容］：6.電1磁感應6.1電.磁1感應現象6.1法.拉2第電磁感應定律6.楞2次定律6.2楞.次1定律的兩種表述6.2考.慮2了楞次定律的法拉第定律表達式6.生3電動勢6.3動.生1電動勢與洛倫茲力6.3動.生2電動勢的計算6.感4生電動勢和感生電場6.4.1感生電動勢和感生電場6.4既.有2磁場又有電場時的洛倫茲力公式6.4感.生3電場的性質6.4螺.線4管磁場變化引起的感生電場*感生電動勢的計算6.4電.子6感應加速器6.自5感6.5自.感1現象6.5自.感26.互6感互.感1現象及互感互.感2線圈的串聯6.渦7電流6.7渦.流1熱效應的應用和危害6.7渦.流2磁效應的應用--電-磁阻尼6.7趨.膚3效應R8電路的暫態(tài)過程6.8.1RL電路的暫態(tài)過程已通電RL電路的短接*已通電RL電路的切斷R9電路的暫態(tài)過程6.9.1RC電路與直流電源的接通已充電RC電路的短接*較復雜RC電路的暫態(tài)過程6.10RLC電路的暫態(tài)過程已充電RL電路的短接*6.1R0L.C2電路與直流電源的接通6.1磁1能6.11自.感1線圈的磁能6.11互.感2線圈的磁能習題重點難點：法拉第電磁感應定律，動生電動勢，自感，互感，渦旋電場概念及電路的暫態(tài)過程。學生掌握要點：（1）理解考慮楞次定律的法拉第定律的意義。（2）掌握動生電動勢的計算方法。（3）了解產生感生電動勢的非靜電力及感生電場的性質。（4）掌握自感現象及互感現象的實例分析。（5）了解渦流熱現象產生的原因、應用及危害。（）掌握電路及電路的暫態(tài)過程的方程建立。（7）了解自感線圈和互感線圈的磁能。第七章磁介質（8學時）［主要內容］：7.磁1介質存在時靜磁場的基本規(guī)律7.1磁.介1質的磁化，磁化強度7.1磁.化2電流磁場強度H，有磁介質時的環(huán)路定理7.1靜.磁4場與靜電場方程的對比*關于H的進一步討論7.順2磁性與抗磁性7.2順.磁1性7.2抗.磁2性7.鐵3磁性與鐵磁質7.3鐵.磁1質的磁化性能7.3鐵.磁2質的分類和應用7.3鐵.磁3性的起因*7.磁4荷觀點，永磁體7.磁5路及其計算7.5磁.路17.5磁.路2定律及磁路計算*7.5鐵.磁3屏蔽7.磁6場的能量習題重點難點：磁介質存在時靜磁場的基本規(guī)律，鐵磁性與鐵磁質，磁滯概念。學生掌握要點：（1）掌握磁介質磁化的本質，及磁介質方程。（2）理解順磁性和抗磁性產生的機理。（3）理解并掌握鐵磁質的磁化性能。（4）理解磁路并會對簡單磁路問題計算分析。*第八章交流電路8.簡1諧交流電8.三2種理想元件的電壓與電流的關系8.2純.電1阻8.2純.電2容8.2純.電3感8.復3數法和矢量法8.3復.數1基本知識8.3復.數2法8.3矢.量3法8.3三.種4理想元件電壓電流關系的復數形式8.3復.數5法及矢量法應用舉例8.復4阻抗8.功5率和功率因數8.5瞬.時1功率、平均功率和功率因數8.5提.高2功率因數的意義8.5提.高3功率因數的方法8.諧6振現象8.6串.聯1諧振8.6并.聯2諧振8.變7壓器8.7鐵.心1變壓器8.7高.壓2輸電第九章時變電磁場和電磁波（4學時）9.位1移電流與麥克斯韋方程組9.平2面電磁波電磁場的能量密度和能流密度電偶極輻射與赫茲實驗9.4電.偶1極輻射9.4赫.茲2實驗9.4電.磁3波譜*9.似5穩(wěn)電磁場和集中參量似穩(wěn)電路習題重點難點：位移電流與麥克斯維方程組平面電磁波學生掌握要點：（1）掌握位移電流的引入、及麥氏方程組如何反映電磁場的規(guī)律。（2）掌握自由波的特點。六、教材與教參（