电磁学

《电磁学》教学大纲

学时：68 学分：4 适用专业：物理学

一、课程的性质、目的和任务：

电磁学是物理学专业基础课。通过该门课程的学习要全面地、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电磁学部分的能力。还要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；了解电磁学前沿研究新动向及电磁学在现代科技、生产生活中的应用。

二、课程教学的基本要求：

1．教学大纲的基本内容要认真执行，但在深广度上可根据学生情况作适当处理，场和路是电磁现象中相互关联两个方面，但重点放在场。

2．思考题、习题要做适当选择，习题课包含在教学中, 教师自行安排。

3．尽可能采用现代化教学手段，增强直观效果。

三、课程教学内容：

绪论

（一）静电场的基本规律

１．电荷

２．库仑定律

库仑定律电荷的单位库仑定律的矢量形式叠加原理

３．静电场

电场强度场强的计算

４．高斯定理

电通量高斯定理典型例子

５．电场线

电场线电场线的性质

６．电势

静电场的环路定理电势和电势差电势的计算等势面电势与场强的微分关系

说明：

本章的重点是确切理解电场强度和电势两个基本概念的定义及其物理意义，并掌握计算

场强分布和电势分布的方法；掌握静电场的高斯定理和环流定理的物理意义，并能熟练地运用高斯定理求电场强度。难点是正确理解静电场的高斯定理的物理意义及其定理中各量的关系；积分法求电荷连续分布带电体的电场强度和电势；电势梯度的概念。

（二）有导体时的静电场

１．静电场中的导体

静电平衡带电导体所受的静电力孤立导体形状对电荷分布的影响导体静电平衡问题的讨论方法平行板导体组例题

２．封闭壳内外的静电场

壳内空间的场壳外空间的场范德格拉夫起电机

３．电容与电容器

孤立导体的电容电容器及其电容电容器的联接

４．静电演示仪器

感应起电机静电计

５．带电体系的静电能

带电体系的静电能带电导体组的静电能电容器的静电能

说明：

本章的重点空腔导体的基本性质；导体静电平衡问题的讨论方法；电容器及其电容的计算。

难点是导体静电平衡问题的讨论方法。

（三）静电场中的电介质

１．概述

２．偶极子

电介质与偶极子偶极子在外电场中所受的电场力偶极子激发的静电场

３．电介质的极化

位移极化和取向极化极化强度极化强度与场强的关系

４．极化电荷

极化电荷极化电荷体密度与极化强度的关系极化电荷面密度与极化强度的关系５．有介质时的高斯定理

电位移矢量D 有介质时的高斯定理

６．电介质中的静电场方程

７．电场的能量

说明：

本章的重点是使学生确切理解极化强度矢量的定义及其物理意义；使学生理解和掌握电位移矢量D、有介质时的高斯定理；使学生确切理解并掌握电场的能量。难点是极化电荷与极化强度的关系。

（四）稳恒电流和电路

１．稳恒电流

２．直流电路

３．欧姆定律

欧姆定律电阻电阻率欧姆定律的微分形式焦耳定律

４．电源及电动势

非静电力电动势一段含源电路的欧姆定律电动势的测量电势差计导线表面电荷分布直流电路的能量转换

５．基尔霍夫方程组

基尔霍夫第一方程组基尔霍夫第二方程组基尔霍夫方程组的应用

６．二端网络理论

７．接触电势差与温差电现象

说明：

本章的重点是理解电流密度、电动势概念；能熟练地运用欧姆定律的三种形式解决简单电路；确切理解并掌握基尔霍夫定律及其应用。难点是非静电力的理解、电动势概念；欧姆定律微分形式和焦耳—楞次定律微分形式；一段含源电路的欧姆定律。

（五）恒定电流的磁场

１．磁现象磁场

２．毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律

毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律长直导线的磁场圆电流的磁场载流螺线管轴线上的磁场

３．磁场的高斯定理

４．安培环路定理

安培环路定理安培环路定理应用

５．带电粒子在磁场中的运动

带电粒子在匀强磁场中的运动磁聚焦回旋加速器霍耳效应

６．磁场对载流导线的作用

安培力公式载流线圈在均匀外磁场中的安培力矩磁电式电流计

７．用磁矩表示载流线圈的磁场磁偶极子

说明：

本章的重点是掌握磁感强度的概念；并会用安培环路定理计算某些磁场的磁感强度；用安培定律计算简单几何形状载流导体在磁场中所受的力和平面载流线圈在均匀磁场中所受的力矩。难点是用毕奥一萨伐尔定律计算任意电流的磁感强度；用安培定律计算平面载流线圈在均匀磁场中所受的力矩。

（六）电磁感应与暂态过程

１．电磁感应定律

电磁感应现象法拉第电磁感应定律

２．楞次定律

３．动生电动势

动生电动势与洛伦兹力动生电动势的计算

４．感生电动势和感生电场

感生电动势和感生电场有电磁场时的洛伦兹公式感生电场的性质感生电动势的计算电子感应加速器

５．自感

６．互感

７．涡电流

８．RL电路的暂态过程

９．RC电路的暂态过程

10．RLC电路的暂态过程

11．磁能

说明：

本章的重点能熟练地应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势；能够用动生电动势的公式计算简单几何形状的导体在匀强磁场或对称分布的非匀强磁场中运动时的动生电动势；理解感生电动势和感生电场的概念。难点是用法拉第电磁感应定律中的负号来判断感应电动势的方向；计算感生电场强度及感应电动势。