1、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
2、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
3、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
4、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、
5、 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*3.6.3 D线在界面上的折射
6、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
7、.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
8、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
9、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
10、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
11、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*6.10.2 RLC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
12、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
13、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
14、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。31979。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.19966.赵凯华主编电磁学，高等教育出版社
