电磁学本科教学大纲.docx

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电磁学本科教学大纲

《电磁学》教学大纲

课程编号：

06407206

一、课程性质、目的及开课对象

（一）课程性质：

专业基础课

（二）教学目的：

全面地，系统地掌握电磁运动的基本现象，基本概念和基本规律；

具有一定的分析和解决电磁学问题的能力，为后继课程奠定必要的基础。

具有分析和处理与讲授高中物理课程电磁学部分的能力；了解电磁学发展史上某些重大发现和发明过程中的物理思想和实验方法，了解电磁学的发展与其它学科的关系等。

（三）开课对象：

物理系物理学专业本科生

二、先修课程

高等数学

三、教学方法与考核方法

（一）教学方法：

讲授式为主

（二）考核方式：

考试

四、学时数分配

总学时：

72学时；理论讲授58学时；习题讲授14学时。

大纲中代*号内容不是必讲的，未计入学时之内。

五、教学内容与学时

第一章静电场的基本规律（10学时）

［主要内容］:

1.1电荷

1.2库仑定律

1.2.1库仑定律

1.2.2电荷的单位

1.2.3库仑定律的矢量形式

1.2.4叠加原理

1.3静电场

1.3.1电场强度

1.3.2场强计算1.4高斯定理

1.4.1

申通量

1.4.2

高斯定理

1.4.3

用高斯定理求场强

1.5电场线

1.5.1

电场线

1.5.2

电场线的性质

1.6电势

1.6.1

静电场的环路定理

1.6.2

电势和电势差

1.6.3

电势的计算

1.6.4

等势面

1.6.5

电势与场强的微分关系

习题

重点难点：

电场强度矢量和电位两个概念，静电场的两个方程，梯度的概念和对电场对称性的分析。

学生掌握要点：

1牢固掌握电势差和电势的意义及计算方法。

2、理解高斯定理和静电场的环路定理所表达的静电场的特性。

3、了解“点电荷”模型概念和库仑定律的适用条件。

4、牢固掌握电场强度矢量概念和其基本计算方法。

5、理解高斯定理的物理意义，并结合实例加深理解；应用高斯定理求场强的特定条

件；

第二章导体周围的静电场（9学时）

［主要内容］:

2.1静电场中的导体

2.1.1静电平衡

2.1.2带电导体所受的静电力

2.1.3孤立导体形状对电荷分布的影响

2.1.4导体静电平衡问题的讨论方法

2.1.5平行板导体组例题2.2封闭金属壳内外的静电场

2.2.1壳内空间的场

222壳外空间的场

223范德格拉夫起电机

*2.2.4库仑平方反比律的精确验证

2.3电容器及其电容

2.3.1孤立导体的电容

2.3.2电容器及其电容

2.3.3电容器的联接

2.4静电演示仪器

2.4.1感应起电机

2.4.2静电计

2.5带电体系的静电能

2.5.1带电体系的静电能

*2.5.2带电导体组的静电能

2.5.3电容器的静电能

*2.5.4关于自能与互能的进一步说明

习题

重点难点：

静电平衡、导体的电容、静电场能三个概念和静电平衡时导体的性质及电

容的计算方法。

学生掌握要点：

1、掌握静电平衡时导体的性质。

2、会用电场线这一工具讨论静电平衡时的若干电现象。

3、能结合静电平衡条件去解释静电感应、静电屏蔽等现象。

4、了解电容器的构造、电容、电容器的串并联。

第三章静电场中的电介质（10学时）

［主要内容］:

3.1概述

3.2偶极子

3.1.1电介质与偶极子

3.1.2偶极子在外电场中所受的力矩

3.1.3偶极子激发的静电场

3.3电介质的极化

3.3.1位移极化和取向极化

3.3.2极化强度

3.3.3极化强度与场强的关系

3.4极化电荷

3.4.1极化电荷

3.4.2极化电荷体密度与极化强度的关系

3.4.3极化电荷面密度与极化强度的关系

3.5有电介质时的高斯定理

3.5.1电位移、有介质时的高斯定理

*3.5.2对电位移的进一步讨论

3.6有电介质时的静电场方程

3.6.1静电场方程

*3.6.2边值关系

*3.6.3D线在界面上的折射

3.7、电场的能量

*3.8压电效应及其应用

习题

重点难点：

极化强度矢量和极化电荷，有电介质时的静电场方程，电位移矢量概念的物理意义。

学生掌握要点：

1、重点介绍电介质极化使学生了解极化机制及讨论极化时所采用的“极化模型”

2、在极化电荷概念的基础上，使学生了解有介质存在时场的讨论方法。

3、掌握电场强度、极化强度、电位移矢量的联系和区别；弓I入电位移矢量的意义。

4、会用介质存在时的高斯定理计算电场。

第四章恒定电流和电路（9学时）

［主要内容］:

4.1恒定电流

4.2直流电路

4.2.1电路

4.2.2直流电路

4.3欧姆定律和焦耳定律

431欧姆定律，电阻

4.3.2电阻率

4.3.3欧姆定律的微分形式

4.3.4焦耳定律

4.4电源和电动势

4.4.1非静电力

4.4.2电动势、一段含源电路的欧姆定律

4.4.3电动势的测量电势差计

4.4.5导线表面的电荷分布

4.4.6直流电路的能量转换

4.5基尔霍夫方程组

4.5.1基尔霍夫第一方程组

4.5.2基尔霍夫第二方程组

4.5.3用基尔霍夫方程组解题举例

4.6二端网络理论与巧解线性电路问题

4.6.1二端网络

*4.6.2重要网络定理及其应用举例

*4.7接触电势差与温差电现象

4.7.1逸出功与热电子发射

4.7.2接触电势差

4.7.3温差电现象（热电现象）

4.7.4温差电现象的应用

*4.8液体导电与气体导电

4.8.1液体导电

4.8.2气体导电

习题

重点难点：

电流密度、电动势的概念、电流的连续性方程和欧姆定律，电动势的概念。

学生掌握要点：

1、了解稳恒电场概念及与静电场的异同。

2、了解欧姆定律及焦耳定律的内容。

3、了解非静电力的物理意义。

4、重点分析基尔霍夫定律的两个方程组，要求学生会用基尔霍夫方程组解复杂电路问题。

第五章稳恒电流的磁场（10学时）

［主要内容］:

5.1磁现象及其与电现象的联系

5.2毕奥-萨伐尔定律

5.2.1毕奥-萨伐尔定律

5.2.2直长载流导线的磁场

5.2.3圆形载流导线的磁场

5.2.4载流螺线管轴线上的磁场

5.3磁场的“高斯定理”

5.4安培环路定理

5.4.1安培环路定理

5.4.2无限长圆柱形均匀载流导线的磁场

5.4.3无限长载流螺线管的磁场

5.4.4载流螺线环的磁场

5.4.5均匀载流无限大平面的磁场

5.5带电粒子在磁场中的运动

5.5.1带电粒子在均匀恒定磁场中的运动

5.5.2磁聚焦

5.5.3回旋加速器

*5.5.4汤姆逊实验一电子荷质比的测量

5.5.5霍耳效应

5.6磁场对载流导体的作用

5.6.1安培力公式

5.6.2载流线圈在均匀外磁场中的安培力矩

5.6.3磁电式电流计原理

5.7用磁矩表示载流线圈的磁场，磁偶极子

习题

重点难点：

安培环路定理，毕奥-萨伐尔定律，电磁感应强度的概念及环路定理的物理意义。

学生掌握要点：

1、掌握用毕奥-萨伐尔定律求解已知电流分布求场强分布的方法。

2、掌握用安培环路定理定律求解已知电流分布求场强分布的方法。

3、了解霍耳效应及相关内容

4、掌握载流线圈在均匀磁场中的力矩

第六章电磁感应与暂态过程（12学时）

［主要内容］:

6.1电磁感应

6.1.1电磁感应现象

6.1.2法拉第电磁感应定律

6.2楞次定律

6.2.1楞次定律的两种表述

6.2.2考虑了楞次定律的法拉第定律表达式

6.3生电动势

6.3.1动生电动势与洛伦兹力

6.3.2动生电动势的计算

6.4感生电动势和感生电场

6.4.1感生电动势和感生电场

6.4.2既有磁场又有电场时的洛伦兹力公式

6.4.3感生电场的性质

6.4.4螺线管磁场变化引起的感生电场

*6.4.5感生电动势的计算

6.4.6电子感应加速器

6.5自感

6.5.1自感现象

6.5.2自感

6.6互感

6.6.1互感现象及互感

6.6.2互感线圈的串联

6.7涡电流

6.7.1涡流热效应的应用和危害

6.7.2涡流磁效应的应用---电磁阻尼

6.7.3趋肤效应

6.8RL电路的暂态过程

6.8.1RL电路的暂态过程

6.8.2已通电RL电路的短接

*6.8.3已通电RL电路的切断

6.9RC电路的暂态过程

6.9.1RC电路与直流电源的接通

6.9.2已充电RC电路的短接

*6.9.3较复杂RC电路的暂态过程

6.10RLC电路的暂态过程

6.10.1已充电RLC电路的短接

*6.10.2RLC电路与直流电源的接通

6.11磁能

6.11.1自感线圈的磁能

6.11.2互感线圈的磁能

习题

LRC

重点难点：

法拉第电磁感应定律，动生电动势，自感，互感，涡旋电场概念及电路的暂态过程。

学生掌握要点：

（1）理解考虑楞次定律的法拉第定律的意义。

（2）掌握动生电动势的计算方法。

（3）了解产生感生电动势的非静电力及感生电场的性质。

（4）掌握自感现象及互感现象的实例分析。

（5）了解涡流热现象产生的原因、应用及危害。

（6）掌握RL电路及RC电路的暂态过程的方程建立。

（7）了解自感线圈和互感线圈的磁能。

第七章磁介质（8学时）

［主要内容］:

7.1磁介质存在时静磁场的基本规律

7.1.1磁介质的磁化，磁化强度

7.1.2磁化电流

7.1.3磁场强度H，有磁介质时的环路定理

7.1.4静磁场与静电场方程的对比

*7.1.5关于H的进一步讨论

7.2顺磁性与抗磁性

7.2.1顺磁性

7.2.2抗磁性

7.3铁磁性与铁磁质

7.3.1铁磁质的磁化性能

7.3.2铁磁质的分类和应用

7.3.3铁磁性的起因

*7.4磁荷观点，永磁体

7.5磁路及其计算

7.5.1磁路

7.5.2磁路定律及磁路计算

*7.5.3铁磁屏蔽

7.6磁场的能量

习题

重点难点：

磁介质存在时静磁场的基本规律，铁磁性与铁磁质，磁滞概念学生掌握要点：

（1）掌握磁介质磁化的本质，及磁介质方程。

（2）理解顺磁性和抗磁性产生的机理。

（3）理解并掌握铁磁质的磁化性能。

（4）理解磁路并会对简单磁路问题计算分析。

*第八章交流电路

8.1简谐交流电

8.2三种理想元件的电压与电流的关系

8.2.1纯电阻

8.2.2纯电容

823纯电感

8.3复数法和矢量法

8.3.1复数基本知识

8.3.2复数法

8.3.3矢量法

8.3.4三种理想元件电压电流关系的复数形式

8.3.5复数法及矢量法应用举例

8.4复阻抗

8.5功率和功率因数

8.5.1瞬时功率、平均功率和功率因数

8.5.2提高功率因数的意义

8.5.3提高功率因数的方法

8.6谐振现象

8.6.1串联谐振

8.6.2并联谐振

8.7变压器

8.7.1铁心变压器

8.7.2高压输电

第九章时变电磁场和电磁波（4学时）

9.1位移电流与麦克斯韦方程组

9.2平面电磁波

*9.3电磁场的能量密度和能流密度

*9.4电偶极辐射与赫兹实验

9.4.1电偶极辐射

9.4.2赫兹实验

9.4.3电磁波谱

*9.5似稳电磁场和集中参量似稳电路

习题

重点难点：

位移电流与麦克斯维方程组平面电磁波

学生掌握要点：

（1）掌握位移电流的引入、及麦氏方程组如何反映电磁场的规律。

（2）掌握自由波的特点。

六、教材与教参

（一）教材

1•梁灿彬，秦光戎，梁竹健编0《电磁学》，人民教育出版社，2004年第2版

（二）参考书

1.贾起民，郑永令，陈暨耀编《电磁学》，2003（重印）

2•赵凯华，陈熙谋编《电磁学》上，下册，人民教育出版社，1978。

3

1979。

•复旦大学，上海师范大学物理系编《物理学》电磁学，上海科技技术出版社，

4•陈鹏万编《电磁学》，人民教育出版社，1978。

5.郑庆生主编《电磁学》，华东师范大学出版社.1996

6.赵凯华主编《电磁学》，高等教育出版社•