电磁学教学大纲

《电磁学》课程教学大纲（72学时）

（理论课程）

一 课程说明

（一）课程概况

课程中文名称：《电磁学》 课程英文名称：Electromagnetics 课程编码：3910252106 开课学院：理学院

适用专业/开课学期：物理学/第二学期 学分/周学时：4/4

《电磁学》是物理学专业的一门学科专业必修课程，它系统地阐述了电磁现象的基本概念和基本规律，介绍了电磁学发展史上一些重大发现和发明的物理思想和实验方法，主要研究电荷、电流产生电场、磁场的规律，电场和磁场的相互联系，电磁场对电荷、电流的作用，以及电磁场对物质的各种效应等。本课程的先修课程为：《高等数学》、《力学》，后续课程有：《光学》、《电动力学》、《量子力学》等。

（二）课程目标

通过本课程的学习，应使学生：

1. 全面系统地掌握电磁运动的基本现象、基本概念和基本规律；

2. 培养独立分析、处理电磁学问题的能力和创新素质，使学生具有从事相关工作的综合素质，为后续课程打下良好的基础；

3. 了解电磁学的发展概况、实际应用和最新成就；

4. 得到一定的科学知识、科学方法、科学态度和科学精神等科学素质教育和培养。

三、学时分配 章 0 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第八章

主要内容 绪论 静电场 静电场中的导体和电介质 恒定电流 恒定磁场 电磁感应和暂态过程 磁介质 麦克斯韦电磁理论和电磁波 学时安排 2 12 10 10 12 10 10 6

二 教学方法和手段

采用讲授、研讨、探索式教学法，将实验演示、观察、测量、验证与理论推导、原理分析、规律揭示、方法提炼以及归纳总结、创造、发明紧密结合起来，以激发学生的学习兴趣，培养学生的创新精神和创新能力。

三 教学内容

第0章绪论 （2学时）

一、教学目标

让学生理解电磁学的发展历程。 二、主要内容

介绍电磁学的研究对象、电磁学的发展史、电磁学的研究方法、有关电磁学的学习要

求。

第1章 静电场（12学时）

一、教学目标

牢固掌握电场强度和电势概念以及电荷守恒定律、库仑定律、高斯定理和环路定理，掌握电场强度和电势的基本计算方法，理解点电荷模型概念和静电场各种定律和定理的适用条件，了解静电场强度与电势间的微分关系。

二、教学重、难点

重点：电场强度的叠加原理；高斯定理及环路定理；用高斯定理求电场；由环路定理引出的电势，电势叠加原理，电势与电场强度的关系。

难点：电场的基本概念理解；静电场的两条基本定理的把握及应用；电势的零点的选取问题。

三、主要内容

1.物质的电结构、电荷守恒定理； 2. 库仑定律；电场和电场强度； 3. 电势；高斯定理；

4. 静电场的基本方程式；静电能。

第2章 静电场中的导体和电介质（10学时）

一、教学目标

1. 牢固掌握导体在静电平衡时基本特点以及静电平衡的基本条件， 2. 掌握电容器的电容和弧立导体电容的概念及电容的计算方法，

3. 理解电容器具有贮存电荷和电能的本能，会运用静电能的要领计算一些特殊带电体的静电能。

4. 了解电介质的极化机制，掌握电位移矢量与有介质时的高斯定理， 5. 掌握静电场能量的计算方法。 二、教学重、难点

重点：在静电场中的导体达到静电平衡时的性质；电容的定义与电容器；在静电场中电介质的极化机理及其描述，极化强度矢量；电位移矢量的引入，电介质中静电场的两条基本定理及其应用。

难点：导体表面电荷的分布；对有介质时的高斯定理的理解 三、主要内容

静电场中的导体 ；电容和电容器；电介质；静电场的能量和能量密度。

第3章 恒定电流（10学时）

一、教学目标

1. 牢固掌握电流密度矢量和电动势概念以及欧姆定律，焦耳──楞次定律和基尔霍夫方程组；

2. 掌握应用这些定律和方程组求解一般电路的方法； 3. 了解恒定电场与静电场概念的异同。 二、教学重、难点

重点：电流密度的概念；电荷守恒定律的表达；稳恒条件及恒定电路的欧姆定律；电源及其电动势；解复杂电路的基尔霍夫定律及应用。

难点：积分与微分形式的电荷守恒定律；基尔霍夫定律的应用。 三、主要内容

1. 电流的恒定条件和导电规律； 2. 电源及其电动势； 3. 简单电路；复杂电路。

第4章 恒定磁场（12学时）

一、教学目标

1. 牢固掌握磁感应强度概念的物理意义；

2. 掌握毕-萨定律、安培定律以及高斯定理、安培环路定理、洛仑兹力公式； 3. 了解电磁理论在近代物理中的应用，理解霍尔效应。 二、教学重、难点

重点：毕奥-萨伐尔定律及其应用；描述磁场总体性质的两条基本定理的理解。 难点：磁场的两条基本定理的应用。 三、主要内容

1. 磁场的基本现象和基本规律； 2. 载流回路的磁场；

3. 磁场的高斯定理与安培环路定理； 4. 磁场对载流导线的作用；

5. 带电粒子在电场和磁场中的运动。

第5章 电磁感应和暂态过程（10学时）

一、教学目标

1. 牢固掌握法拉第电磁感应定律和感应电动势的计算方法； 2. 掌握RL、RC电路暂态过程的特点和规律； 3. 理解自感和互感的物理意义。 二、教学重、难点

重点：法拉第电磁感应定律的发现过程及其启发性；感生电动势的科学解释；互感与自感的引入及计算；暂态过程的分析、方程的建立。

难点：感生电动势的理解；动生电动势的计算。 三、主要内容

1. 电磁感应现象与电磁感应定律； 2. 动生电动势与感生电动势； 3. 自感与互感；的暂态过程。

第6章 磁介质（10学时）

一、教学目标

1. 认识磁介质的磁化现象，领会磁化强度矢量和磁化电流的概念；

2. 掌握有磁介质时的安培环路定理，运用该定理计算某些特殊情况下磁介质中的磁场分布；

3. 掌握B、H、M的区别与联系、磁场的能量表达式；

4. 理解顺磁性，抗磁性和铁磁性的微观磁化机制及其宏观磁化特性。 二、教学重、难点

重点：磁介质的磁化及其表述的物理量；有磁介质时的安培环路定理。 难点：各种磁介质特性的微观解释；B、H、M的区别与联系。 三、主要内容

1. 顺磁性和抗磁性； 2. 磁化强度和磁化电流； 3. 介质中的磁场；

4. 磁场强度 介质中磁场的基本方程式； 5. 铁磁性。

第8章 麦克斯韦电磁理论及电磁波（6学时）

一、教学目标

1. 掌握位移电流的概念，指出位移电流与传导电流的异同；明确麦克斯韦方程组是电磁实验定律的理论总结，是电磁场运动遵守的普遍规律；

2. 了解电磁波在自由空间中传播的一些普遍特性；了解能流密度矢量的概念和求能流密度矢量的方法。 二、教学重、难点

重点：麦克斯韦方程组的丰富的物理意义；平面电磁波的产生与性质；电磁场的能量、动量。

难点：理解麦克斯韦方程的对称性问题；电磁场的动量。 三、主要内容

1. 位移电流及其物理实质；

2. 真空中的麦克斯韦方程组； 3. 电磁波的产生与传播。

四 考核办法

（一）考核方式：（闭卷）

（二）评分办法：平时成绩占50%，期末考核占50%。

五 教材及主要参考书目

（一）教材：赵凯华，陈熙谋.电磁学[M]. 北京：高等教育出版社, 2008. （二）参考书目：

[1] 梁绍荣. 普通物理学[M].北京：高等教育出版社, 1993. [2] 梁灿彬.电磁学[M]. 北京：高等教育出版社,1985.

[3] 陈秉乾. 舒幼生, 胡望雨. 电磁学专题研究[M]. 北京：高等教育出版社, 2001. [4] 贾起民，郑永令，陈暨耀. 电磁学[M].北京：高等教育出版社,2001.

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