《電磁學(xué)2》課程教學(xué)大綱

《電磁學(xué)2》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱電磁學(xué)Electromagnetism課程編碼SCC520911040開課院部理學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)電磁學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分4.0課內(nèi)學(xué)時(shí)64講授64實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)64適用專業(yè)應(yīng)用物理學(xué)授課語(yǔ)言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）課程簡(jiǎn)介（必修）本課程是應(yīng)用物理專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)必修課程，是經(jīng)典物理學(xué)的重要組成部分。課程主要以場(chǎng)的觀點(diǎn)闡述靜電場(chǎng)、靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電解質(zhì)、穩(wěn)恒電流、穩(wěn)恒磁場(chǎng)、磁介質(zhì)、電磁感應(yīng)及麥克斯韋電磁理論和電磁波。通過課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)掌握電磁相互作用的基本規(guī)律，理解電磁學(xué)的基本思想和基本數(shù)學(xué)方法，理解電磁場(chǎng)的物理含義和麥克斯韋方程組的基本性質(zhì)，初步掌握電磁場(chǎng)作用于導(dǎo)體、電介質(zhì)和磁性物質(zhì)的經(jīng)典唯象描述。培養(yǎng)學(xué)生解釋、質(zhì)疑、評(píng)價(jià)電磁學(xué)領(lǐng)域基本現(xiàn)象的能力，為今后電動(dòng)力學(xué)和電工電子類課程的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)。ThiscourseisacompulsorycourseforAppliedphysicsmajorsandanimportantpartofclassicalphysics.Thecoursemainlyelaborateselectrostaticfield,conductorandelectrolyteinelectrostaticfield,steadycurrent,steadymagneticfield,magneticmedium,electromagneticinduction,Maxwell'selectromagnetictheoryandelectromagneticwavefromtheperspectiveoffield.Throughcourselearning,studentsaretrainedtosystematicallymasterthebasiclawsofelectromagneticinteraction,understandthebasicideasandmathematicalmethodsofelectromagnetism,understandthephysicalmeaningofelectromagneticfieldsandthebasicpropertiesofMaxwell'sequations,preliminarilymastertheclassicalphenomenologicaldescriptionofelectromagneticfieldactingonconductor,dielectricandmagneticsubstance.Tocultivatestudents'abilitytoexplain,questionandevaluatebasicphenomenainthefieldofelectromagnetism,soastolayatheoreticalfoundationforthefuturestudyofelectrodynamicsandElectrotechnicsandelectronicscourses.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：系統(tǒng)掌握電磁相互作用的基本規(guī)律，理解電磁學(xué)的基本物理思想和方法是3.12M2目標(biāo)2：能夠運(yùn)用電磁學(xué)知識(shí)解釋和處理物理中電磁相關(guān)問題是3.13M3目標(biāo)3：通過電磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程引入課程思政否三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第1章真空中的靜電場(chǎng)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：帶電體的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的求解，高斯定理的應(yīng)用////21.1電荷和電荷守恒定律電荷及其量子化，電荷守恒定律，電荷的相對(duì)論不變性M12講授2自學(xué)資料31.2庫(kù)侖定律點(diǎn)電荷，庫(kù)侖定律，科學(xué)思想方法，靜電力的疊加原理M32講授2作業(yè)41.3電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度；點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式，電場(chǎng)強(qiáng)度和疊加原理，電荷連續(xù)分布的帶電體產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度；電場(chǎng)線，帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)M12講授2作業(yè)51.4高斯定理E通量；高斯定理，高斯定理的應(yīng)用舉例M12講授2作業(yè)61.5電勢(shì)靜電場(chǎng)的環(huán)路定理；電勢(shì)差，電勢(shì)，電勢(shì)疊加原理，關(guān)于電勢(shì)參考點(diǎn)選取的討論M12講授2作業(yè)71.6電場(chǎng)和電勢(shì)求解應(yīng)用庫(kù)侖定律的應(yīng)用，高斯定理的應(yīng)用M22講授2作業(yè)8第2章靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)章重點(diǎn)難點(diǎn)：靜電平衡的應(yīng)用，電容器串并聯(lián)應(yīng)用////92.1導(dǎo)體和電介質(zhì)物質(zhì)的分類方式，導(dǎo)體，電介質(zhì)M12講授2自學(xué)資料102.2靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體導(dǎo)體的靜電平衡條件，導(dǎo)體殼和靜電屏蔽M12講授2作業(yè)112.3靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)電介質(zhì)的極化；極化強(qiáng)度矢量，電介質(zhì)的極化規(guī)律M12講授2作業(yè)122.4有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理電位移矢量，有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理；電介質(zhì)的性質(zhì)方程，電容率，靜電場(chǎng)的邊值關(guān)系：有電介質(zhì)時(shí)的靜電場(chǎng)方程，靜電場(chǎng)的邊值關(guān)系M12講授2作業(yè)132.5電容器的電容孤立導(dǎo)體的電容，電容器，電容器的聯(lián)接；電容式傳感器及其應(yīng)用M12講授2作業(yè)142.6電容器儲(chǔ)能電容器儲(chǔ)能，電場(chǎng)的能量密度；靜電能，連續(xù)帶電體系的靜電能M12講授2作業(yè)15第3章恒定電流本章重點(diǎn)難點(diǎn)：電流場(chǎng)，基爾霍夫方程應(yīng)用////163.1電流場(chǎng)電流密度矢量，電流的連續(xù)性方程；歐姆定律的微分形式，焦耳定律的微分形式，恒定電流條件M12講授2作業(yè)173.2電動(dòng)勢(shì)非靜電力，電動(dòng)勢(shì)；一段含源電路的歐姆定律，恒定電流場(chǎng)與恒定電場(chǎng)的基本規(guī)律M12講授2作業(yè)183.3金屬導(dǎo)電的經(jīng)典電子論金屬導(dǎo)電的經(jīng)典電子論的基本概念，根據(jù)經(jīng)典電子論推導(dǎo)歐姆定律的微分形式M11講授1作業(yè)193.4基爾霍夫定律基爾霍夫第一定律，基爾霍夫第二定律M11講授1作業(yè)20第4章恒定磁場(chǎng)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：畢薩定律的應(yīng)用，安培環(huán)路定理及應(yīng)用/////214.1磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量；磁感應(yīng)線，洛倫茲力，帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；霍爾效應(yīng)M12講授2作業(yè)224.2電流的磁場(chǎng)畢-薩定律，磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加原理，典型電流的磁場(chǎng)M32講授2作業(yè)234.3勻速運(yùn)動(dòng)電荷的電磁場(chǎng)勻速運(yùn)動(dòng)電荷的電磁場(chǎng)（非相對(duì)論的），電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相對(duì)性M12講授2作業(yè)244.4磁場(chǎng)的高斯定理和安培環(huán)路定理磁場(chǎng)的高斯定理；安培環(huán)路定理M12講授2作業(yè)254.5磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用安培定律，磁場(chǎng)對(duì)平面載流線圈的作用M22講授2作業(yè)26第5章磁介質(zhì)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：有磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理的應(yīng)用，鐵磁質(zhì)////275.1磁介質(zhì)的磁化分子電流；磁化強(qiáng)度，磁化電流M12講授2作業(yè)285.2有磁介質(zhì)時(shí)磁場(chǎng)的基本規(guī)律磁場(chǎng)強(qiáng)度，有磁介質(zhì)時(shí)磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理；有磁介質(zhì)時(shí)磁場(chǎng)的高斯定理；線性磁介質(zhì)M12講授2作業(yè)295.3鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律，鐵磁質(zhì)的分類，鐵磁性的微觀機(jī)理M12講授2作業(yè)30第6章電磁感應(yīng)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)////316.1電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，法拉第電磁感應(yīng)定律，楞次定律，其他科學(xué)家的工作M32講授2作業(yè)326.2動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和洛倫茲力；感生電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電場(chǎng)，電場(chǎng)的環(huán)流，電磁感應(yīng)與相對(duì)性原理，電子感應(yīng)加速器的原理M12講授2作業(yè)336.3互感和自感互感，自感，互感與自感的關(guān)系，線圈的順接和反接M12講授2作業(yè)346.4磁場(chǎng)的能量自感線圈的磁能，互感線圈的磁能，磁能密度M12講授2作業(yè)356.5暫態(tài)過程RL電路的暫態(tài)過程，RC電路的暫態(tài)過程，RLC電路的暫態(tài)過程M22講授2作業(yè)36第7章電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)電磁波本章重點(diǎn)難點(diǎn)：理解位移電流，麥克斯韋方程組/////377.1位移電流電磁場(chǎng)統(tǒng)一遇到的困難，位移電流假設(shè)，全電流M12講授2自學(xué)資料387.2麥克斯韋方程組麥克斯韋方程組建立的過程，方程組的對(duì)稱性M31講授1自學(xué)資料397.3電磁波介質(zhì)的性質(zhì)方程和邊值關(guān)系，麥克斯韋方程組的對(duì)稱性與磁單極子，電磁波M12講授2作業(yè)407.4單色平面電磁波單色波的波動(dòng)方程，平面電磁波；電磁波的能量和能量守恒定律，電磁場(chǎng)的動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律，光壓，電磁場(chǎng)是物質(zhì)的一種形態(tài)M12講授2作業(yè)417.5電磁波的輻射電偶極振子，電偶極振子發(fā)射的電磁波M11講授1作業(yè)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計(jì)算題。10%2期中考試1.閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)靜電場(chǎng)以及的導(dǎo)體和介質(zhì)與靜電場(chǎng)的響應(yīng)。15%3大作業(yè)1.本課程要求利用Mathmatic或Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立解決電磁場(chǎng)問題的數(shù)值計(jì)算模型。2.根據(jù)模型建立情況和可視化的情況評(píng)分。15%4考勤隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等。5%5課堂表現(xiàn)隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況。5%6期末考試1.閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)電磁學(xué)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡(jiǎn)答題、作圖題、分析題、計(jì)算題等。50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)15%A-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)作業(yè)中對(duì)應(yīng)的電磁學(xué)知識(shí)點(diǎn)理解無(wú)誤。B-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。C-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在一定量錯(cuò)誤。D-未按時(shí)提交作業(yè)或?qū)ι鲜鲋R(shí)點(diǎn)理解存在大量錯(cuò)誤。2M1期中考試20%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）3M1大作業(yè)15%（見大作業(yè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）4M1期末考試40%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）5M1課堂表現(xiàn)10%A-上課注意力集中，積極參與討論，回答問題無(wú)誤。B-上課注意力集中，積極參與討論，回答問題有少量錯(cuò)誤。C-上課注意力不集中，回答問題有少量錯(cuò)誤。D-上課注意力不集中，回答問題錯(cuò)誤。6M2平時(shí)作業(yè)10%A-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)作業(yè)中對(duì)應(yīng)的電磁學(xué)知識(shí)點(diǎn)理解無(wú)誤。B-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。C-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在一定量錯(cuò)誤。D-未按時(shí)提交作業(yè)或?qū)ι鲜鲋R(shí)點(diǎn)理解存在大量錯(cuò)誤。7M2期中考試20%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）8M2大作業(yè)15%（見大作業(yè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）9M2期末考試50%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）10M2課堂表現(xiàn)5%A-上課注意力集中，積極參與討論，回答問題無(wú)誤。B-上課注意力集中，積極參與討論，回答問題有少量錯(cuò)誤。C-上課注意力不集中，回答問題有少量錯(cuò)誤。D-上課注意力不集中，回答問題錯(cuò)誤。11M3課堂表現(xiàn)100%A-上課注意力集中，積極參與討論，回答問題無(wú)誤。B-上課注意力集中，積極參與討論，回答問題有少量錯(cuò)誤。C-上課注意力不集中，回答問題有少量錯(cuò)誤。D-上課注意力不集中，回答問題錯(cuò)誤。12/考勤100%A-缺勤2次以內(nèi)。B-缺勤3次及以上。評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,C,D]=[90-100