《普通物理學(xué)（電磁學(xué)）》課程教學(xué)大綱

PAGE1PAGE10普通物理學(xué)（電磁學(xué)）課程教學(xué)大綱(GeneralPhysics（Electromagnetism）)學(xué)時數(shù)：64其中：實驗學(xué)時：0課外學(xué)時：0學(xué)分?jǐn)?shù)：4適用專業(yè)：物理學(xué)一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)電磁學(xué)是物理學(xué)（師范）專業(yè)學(xué)生的一門必修的重要學(xué)科基礎(chǔ)課，通過本課程的學(xué)習(xí)，要使學(xué)生獲得：1、全面地、系統(tǒng)地掌握電磁運(yùn)動的基本現(xiàn)象、基本概念和基本規(guī)律；具有一定的分析和解決電磁問題的能力；為后繼課程奠定必要的基礎(chǔ)。2、能較深刻地理解中學(xué)電磁學(xué)教材，具有分析、處理與講授中學(xué)物理課程電磁學(xué)部分的能力。3、了解電磁學(xué)發(fā)展史上某些重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明過程中的物理思想和物理方法；了解電磁學(xué)的發(fā)展與其它學(xué)科的關(guān)系；通過電磁學(xué)內(nèi)容和研究方法的教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生辨證唯物主義觀點(diǎn),提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和能力。二、課程教學(xué)的基本要求（一）本章所涉及的概念、規(guī)律、描述方法、數(shù)學(xué)工具，不僅是靜電場的基礎(chǔ)，也是整個電磁學(xué)的基礎(chǔ)，必須學(xué)好學(xué)扎實。（二）掌握導(dǎo)體靜電平衡條件和處于靜電平衡下導(dǎo)體的性質(zhì)。注意學(xué)習(xí)靜電平衡下的討論方法。

（三）掌握極化和極化強(qiáng)度矢量的定義及其各向同性介質(zhì)中和的關(guān)系,注意宏觀和微觀量的區(qū)別和聯(lián)系。（四）掌握非靜電（起源）力以及非靜電力場中引入等效的電場強(qiáng)度這一概念，掌握電動勢的定義及物理意義，理解電動勢與端電壓的區(qū)別和聯(lián)系。（五）掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的概念,矢量的矢積（叉乘）是本章的基本數(shù)學(xué)工具，從洛倫茲力開始要逐步熟練掌握。（六）掌握暫態(tài)過程的定義和討論問題的思想方法，理解ＲＬ和ＲＣ電路的時間常數(shù)的概念和意義，了解ＲＬＣ電路的暫態(tài)過程的自由震蕩、阻尼震蕩、過阻尼震蕩這幾個概念。三、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)第一章真空中的靜電場§1電荷§2庫侖定律（1）庫侖定律及其矢量形式（2）靜電力的疊加原理§3靜電場（1）電場（2）電場強(qiáng)度矢量（3）場強(qiáng)的疊加原理和場強(qiáng)的計算§4高斯定理（1）電通量（2）高斯定理（3）用高斯定理求場強(qiáng)§5電場線（1）電場線（2）電場線的性質(zhì)§6電勢（1）靜電場的保守性靜電場的環(huán)路定理（2）電勢差和電勢（3）電勢的疊加原理和電勢的計算（4）等勢面（5）電勢和場強(qiáng)的微分關(guān)系重點(diǎn)：靜電場的高斯定理和環(huán)路定理；電場強(qiáng)度矢量的概念和計算；電勢（差）的概念和計算。難點(diǎn)：靜電場的高斯定理和環(huán)路定理；電場強(qiáng)度矢量的計算；電勢（差）的概念和計算。第二章導(dǎo)體周圍的靜電場§1靜電場中的導(dǎo)體（1）靜電平衡（2）孤立導(dǎo)體形狀對電荷分布的影響場致發(fā)射顯微鏡（3）導(dǎo)體靜電平衡時的討論方法§2封閉導(dǎo)體殼內(nèi)外的場（1）殼內(nèi)空間的場（2）殼外空間的場靜電屏蔽（3）靜電加速器§3電容器及其電容（1）孤立導(dǎo)體的電容（2）電容器及其電容（3）電容器的聯(lián)接§4帶電體系的靜電能（1）帶電體的靜電能*（2）帶電導(dǎo)體組的靜電能（3）電容器的靜電能重點(diǎn)：導(dǎo)體的靜電平衡條件；處于靜電平衡下導(dǎo)體的性質(zhì)；電容器的電容。難點(diǎn)：處于靜電平衡條件下導(dǎo)體的性質(zhì)及其理解。第三章靜電場中的電介質(zhì)§1電介質(zhì)的極化（1）電偶極子（2）位移極化和取向極化（3）極化強(qiáng)度矢量（4）極化強(qiáng)度與場強(qiáng)的關(guān)系§2極化電荷（1）極化電荷體密度與極化強(qiáng)度的關(guān)系（2）極化電荷面密度與極化強(qiáng)度的關(guān)系§3有介質(zhì)時的靜電場方程（1）電位移矢量（2）有介質(zhì)時的高斯定理（3）有介質(zhì)時的靜電場方程§4電場的能量電能密度*§5壓電效應(yīng)鐵電體重點(diǎn)：有介質(zhì)存在時的高斯定理；極化強(qiáng)度和極化電荷的關(guān)系；的聯(lián)系和區(qū)別。難點(diǎn)：有介質(zhì)存在時的高斯定理理解和應(yīng)用；極化強(qiáng)度和極化電荷的關(guān)系。第四章穩(wěn)恒電流和電路§1電流和穩(wěn)恒電流（1）電流電流強(qiáng)度電流密度（2）電流的連續(xù)性方程（3）穩(wěn)恒電流和電場§2直流電路歐姆定律焦耳定律（1）直流電路（2）歐姆定律（3）電阻率超導(dǎo)現(xiàn)象（4）焦耳定律電功率（5）經(jīng)典金屬電子論§3電源和電動勢（1）非靜電力（2）電動勢含源電路的歐姆定律（3）電動勢的測量電位差計（4）導(dǎo)體表面電荷的分布（5）直流電路的能量轉(zhuǎn)化§4基爾霍夫定律（1）基爾霍夫方程組（2）實例惠更斯電橋*§5二端網(wǎng)絡(luò)的概念§6接觸電位差溫差電現(xiàn)象（1）脫出功與熱電子發(fā)射（2）接觸電位差（3）溫差電現(xiàn)象的應(yīng)用*§7氣體導(dǎo)電和液體導(dǎo)電重點(diǎn)：電流密度矢量的概念；電動勢（定義、物理意義、它和端電壓的區(qū)別和聯(lián)系）；基爾霍夫定律（這里的難點(diǎn)是對正方向的理解，以及與之相聯(lián)系的所謂雙正、負(fù)號的理解）。難點(diǎn)：電動勢的定義、物理意義、它和端電壓的區(qū)別和聯(lián)系。第五章穩(wěn)恒電流的磁場§1基本磁現(xiàn)象§2磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度（2）磁場線（3）運(yùn)動電荷在磁場中受到的力—洛倫茲力§3畢奧—薩伐爾定律（1）畢奧—薩伐爾定律（2）長直載流導(dǎo)線的磁場（3）圓形載流導(dǎo)線軸線上的磁場（4）密繞載流直螺線管軸線上的磁場§4磁場的高斯定理（1）磁通量（2）磁場的高斯定理（3）磁單極§5環(huán)路定理（1）安培環(huán)路定理（2）均勻無限長圓柱載流導(dǎo)線的磁場（3）無限長密繞螺線管的磁場（4）密繞螺繞環(huán)的磁場§6帶電粒子在磁場中的運(yùn)動（1）帶電粒子在磁場中的運(yùn)動（2）回旋加速器*（3）速度選擇器*（4）湯姆遜實驗*（5）質(zhì)譜儀（6）霍耳效應(yīng)§7磁場對載流導(dǎo)線的作用（1）安培力公式（2）均勻磁場中的載流矩形線圈§8閉合電流的磁矩（1）任意平面閉合電流在磁場中的力矩（2）用磁矩表示平面載流線圈的磁場§9“安培”的的定義重點(diǎn)：畢奧—薩伐爾定律；穩(wěn)恒磁場的高斯定理和環(huán)路定理；磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的定義和計算；載流導(dǎo)線和運(yùn)動電荷在磁場中所受的力。難點(diǎn)：畢奧—薩伐爾定律；磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的定義和計算。第六章電磁感應(yīng)與暫態(tài)過程§1電磁感應(yīng)（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象（2）法拉第電磁感應(yīng)定律§2楞次定律（1）楞次定律的兩種表達(dá)式（2）考慮楞次定律后法拉第定律的表達(dá)式§3動生電動勢（1）動生電動勢與洛倫茲力（2）動生電動勢的計算（3）交流發(fā)電機(jī)的原理§4感生電動勢（1）感生電動勢與感生電場（2）感生電場的性質(zhì)（3）電子感應(yīng)加速器§5自感和互感（1）自感現(xiàn)象自感系數(shù)（2）互感現(xiàn)象互感系數(shù)§6渦電流趨膚效應(yīng)（1）渦流熱效應(yīng)渦流磁效應(yīng)（2）趨膚效應(yīng)§7RL串聯(lián)電路的暫態(tài)過程（1）RL電路與直流電路的接通（2）已通電的RL電路的短接§8RC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程（1）RC電路與直流電路的接通（2）已充電的RC電路的短接*§9RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程（1）已通電的RLC電路的短接（2）RLC電路與直流電路的接通§10磁能（1）自感線圈的磁能（2）互感線圈的磁能重點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律及其物理意義；感應(yīng)電動勢的兩種起因、計算動生電動勢的兩種方法；感生電動勢以及與之相聯(lián)系的感生電場；RL和RC電路暫態(tài)過程的微分方程和初始條件；自感和互感。難點(diǎn)：考慮楞次定律后法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表式；動生電動勢和感生電動勢的計算；暫態(tài)過程的微分方程和初始條件。第七章磁介質(zhì)§1磁介質(zhì)存在時靜磁場的基本規(guī)律（1）磁介質(zhì)的磁化（2）磁化電流（3）磁化強(qiáng)度矢量有磁介質(zhì)時的環(huán)路定理§2順磁性和抗磁性§3鐵磁質(zhì)與鐵磁性（1）鐵磁質(zhì)的磁化性能（2）鐵磁質(zhì)的分類（3）鐵磁質(zhì)的起因*§4磁路（1）磁路（2）磁路定理及簡單磁路計算（3）鐵磁屏蔽§5磁場的能量磁能密度重點(diǎn)：磁介質(zhì)存在時靜磁場的基本規(guī)律；有磁介質(zhì)時的環(huán)路定理；鐵磁質(zhì)的磁化規(guī)律。難點(diǎn)：有磁介質(zhì)時環(huán)路定理的理解和應(yīng)用；磁化強(qiáng)度和磁化電流的關(guān)系。第八章電磁場和電磁波§1位移電流（1）位移電流全電流的連續(xù)性方程（2）電磁場§2麥克斯韋方程組§3平面電磁波（1）平面電磁波（2）平面電磁波的性質(zhì)（3）能流密度*§4偶極振子的輻射場電磁波譜（1）偶極振子輻射的電磁波（2）偶極振子場的圖示（3）赫茲實驗（4）電磁波譜*§5似穩(wěn)電磁場和似穩(wěn)電路重點(diǎn)：位移電流；麥克斯韋方程組的積分形式。難點(diǎn)：位移電流的理解和計算。四、課程各教學(xué)環(huán)節(jié)要求本課程以課堂教學(xué)為主，在教學(xué)過程中，對教學(xué)內(nèi)容的體系及先后次序，討論課及自學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié)的安排及教學(xué)方法的使用，均可根據(jù)實際情況確定，但習(xí)題課、討論課的教學(xué)時數(shù)不能少于25%，課堂和課外學(xué)習(xí)時數(shù)的比例至少應(yīng)為1：2。采取現(xiàn)代教學(xué)手段。教學(xué)方法上從以教師為主逐步過渡到以學(xué)生為主。教學(xué)中應(yīng)經(jīng)常指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法。有“*”的內(nèi)容為自選內(nèi)容，可根據(jù)執(zhí)行情況取舍。五、學(xué)時分配章節(jié)主要內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配備注講授實驗討論習(xí)題課外其它小計一真空中的靜電場826016二導(dǎo)體周圍的靜電場30216三靜電場中的電介質(zhì)42208四穩(wěn)恒電流和電路20114五穩(wěn)恒電流的磁場622010六電磁感應(yīng)和暫態(tài)過程722011七磁介質(zhì)40105八電磁場和電磁波30014合計37=SUM(ABOVE)816364六、課程與其它課程的聯(lián)系本課程是在中學(xué)物理的基礎(chǔ)上循序漸進(jìn)，螺旋式提高的。《高等數(shù)學(xué)》是本課程