电磁学教学大纲

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1、教学大纲电磁学课程教学大纲课程名称：电磁学/ Electromagnetics课程代码：0807004023 开课学期：秋学时/学分：64 学时/4.0 学分先修课程：高等数学、力学；适用专业：物理学（师范）开课院（系）：物理与电子工程学院一、课程的性质与任务电磁学是为物理专业本科学生开设的专业必修课之一，在教学计划中列为 KCP 课程。本课程的任务是使学生掌握电磁学的基本原理和方法，为进一步学习电动力学、电工学和电子线路等课程和今后应用电磁学知识打下良好的基础。通过本门课的教学也应使学生在运用高等数学解决问题的能力，运用从特殊到一般，从局部到全局的分析认识事物的能力，用类比的方法研究和理解问

2、题的能力，从复杂现象中抽象出本质建立物理图象或物理模型能力等方面得到初步训练。二、课程的教学内容、基本要求及学时分配（一）教学内容及学时分配第一部分、绪论 （1 学时）第二部分、静电场 （13 学时）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 电场（电场强度、场强的计算）4 高斯定理（E 通量、高斯定理、用高斯定理求场强）；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）第三部分、导体周围的静电场 （7 学时）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

3、、导体静电平衡问题的讨论方法、平行板导体组例题）2 封闭金属壳内外的静电场；.3 电容器及其电容4 带电体系的静电能第四部分、静电场中的电介质 （6 学时）1概述；2偶极子；3电介质及其极化；4极化电荷；5有电介质时的高斯定理；6有介质时的静电场方程第五部分、稳恒电流和电路 （9 学时）1恒定电流；2直流电路3欧姆定律和焦耳定律4电源和电动势5基尔霍夫方程组第六部分、稳恒电流的磁场 （12 学时）1磁现象及其与电现象的联系2毕奥-萨伐尔定律3磁场的高斯定理；4安培环路定理5带电粒子在电磁场中的运动6磁场对载流导体的作用；7用磁矩表示载流线圈的磁场，磁偶极子第七部分、电磁感应与暂态过程 （10

4、学时）1电磁感应；2楞次定律；3动生电动势；4感生电动势和感生电场5自感；6互感；7涡电流8磁能第八部分、磁介质 （4 学时）1磁介质存在时的静磁场的基本规律2顺磁质与抗磁质的磁化；3铁磁性与铁磁质；4磁场的能量；第九部分、电磁场与电磁波 （2 学时）1位移电流与麦克斯韦方程组2平面电磁波；（二）基本要求该课程主要讲授静电场、静电场中的导体和电介质、稳恒电流的磁场、电磁感应、电磁场和电磁波、交直流电路等内容。以下按“掌握”、“理解”、“了解”三个层次来处理教学内容。第一部分 绪论 （1 学时）1介绍本课程的教学内容、教学目的、教学方法、电磁学的发展简史、应用概况及发展前景展望。第二部分 静电场

5、 （13 学时）1理解库仑定律及其适用条件。2理解场的概念、理解场强迭加原理及其物理意义；能熟练运用迭加原理计算简单、典型带电体及其组合体的电场分布。3理解电通量的概念，理解静电场的环流定律和高斯定理的物理意义，了解它们在电磁场中的重要地位。4掌握应用高斯定理计算电场分布条件和方法，并能熟练运用高斯定理求解有特定对称性分布的电荷所产生的电场的场强分布。5理解引入电势概念的条件，理解电势的相对性，掌握用电势定义求空间电势分布的方法。6理解电势迭加原理，并能熟练运用迭加原理计算简单、典型带电体及其组合体的电势分布。7掌握电势与场强的积分关系；理解场强与电势的微分关系；了解电势梯度的物理意义。第三部

6、分 导体周围的静电场 （7 学时）1掌握导体的静电平衡条件，理解静电平衡导体上电荷分布的特点。能够熟练运用导体的静电平衡条件，求解规则形状导体静电平衡时的电荷分布与电场分布问题。2理解电容的物理意义，并会计算电容器及电容器组的电容。3理解电容器储能的概念，并会计算电容器的储能。4了解带电体，带电体组的静电能及其计算方法。5了解静电屏蔽现象及应用。第四部分 静电场中的电介质 （6 学时）1理解极化强度矢量的物理意义，了解电介质极化的微观解释，了解极化强度与极化电荷面密度的关系。2理解电位移矢量及有介质时的高斯定理物理意义，并能求解有介质存在时，具有一定对称性的电场的分布问题。3了解极化强度，电场

7、强度和极化率之间的关系；了解电场的边界条件。4理解电场的能量、电场能量密度的概念，并能计算有对称性的非均匀电场的能量。 第五部分稳恒电流和电路 （9 学时）1理解电流密度矢量的概念，理解电流强度与电流密度矢量的关系。2了解电流的连续性方程，了解电流的稳恒条件，了解稳恒电场的基本性质。3掌握电动势的基本概念。4掌握欧姆定律和欧姆定律的微分形式，掌握一段含源电路和闭合电路的欧姆定律，并会计算含源的简单电路及电路中的热功转换；5理解基尔霍夫定律的意义，学会用基尔霍夫定律求解多网孔直流线性电路的方法，了解电路分析的基本方法；6了解金属导电的经典物理图像和理论。第六部分 稳恒电流的磁场 （12 学时）1

8、掌握磁感应强度的物理意义，掌握毕奥-萨伐尔定律并会求解载流导体规则分布时的磁感应强度。2理解磁通量的概念，会计算非均匀磁场中通过简单几何形状平面的磁通量。3理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定律的物理意义，掌握应用安培环路定律计算磁感应强度的条件和方法，并能熟练求解具有一定对称性的电流的磁场分布问题。4掌握洛仑磁力和安培力，并能熟练运用。5理解磁矩的定义，会计算平面载流线圈在磁场中所受的磁力矩。第七部分 电磁感应 （10 学时）1掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，并能熟练运用。2理解动生电动势的产生，掌握动生电动势的计算。3理解感生电场的物理意义，了解感生电场的性质，了解感生电场与静电场的区别。

9、4理解自感，互感的物理意义，并会计算自感系数和互感系数。5理解自感磁能和互感磁能的物理意义。第八部分 磁介质 （4 学时）1了解磁介质磁化的微观解释，了解磁化强度及其与磁化电流的关系。2理解磁场强度矢量的定义，理解有介质时安培环路定律，并会求解具有一定对称性的磁场分布。3了解磁化强度，磁场强度和磁化电流之间的关系。4理解磁场能量，磁场能量密度的概念，会计算具有对称性的磁场的能量。第九部分 电磁场与电磁波 （2 学时）1了解麦克斯韦两个基本假设的中心思想。2理解麦克斯韦方程组各议程的物理意义和方程中各物理量的意义。3了解平面电磁波的基本性质，了解能流密度的概念，了解坡印亭矢量的物理意义。4了解偶

10、极振子幅射电磁波的物理过程和物理图像，了解电磁波谱。（三）课外教学的安排或要求1本课程以课堂讲授为主，精讲多练，主要章节要安排一定的习题课、讨论课。2在“静电场”，“稳恒电流和电路”，“稳恒电流的磁场”，“电磁感应”等章节中可适当安排一些自学内容，以提高学生的自学能力。3如有条件的话，在“静电场中的导体和电介质”，“稳恒电流的磁场”，“电磁感应”等章节中可安排观看演示实验，录像片及 CAI课件，以增加学生的感性知识。三、推荐教材及参考书（一）推荐教材：1、 梁灿彬编，电磁学，高等教育出版社（二）参考书：1、赵凯华编，电磁学（第二版），高等教育出版社2、贾起民编，电磁学（第二版），高等教育出版社3、张三慧编，电磁学，清华大学出版社四、结合近几年的教学改革与研究，对教学大纲进行新的调整交流电和暂态过程部分的内容将在电工学和电子线路中涉及，故本大纲将不重复。