《电磁学》（理论）课程教学大纲
一、课程基本信息
课程名称：电磁学
课程编码：092105103
课程性质：专业必修课
总学时：90学时
总学分：5
考核方式：考试
开课学期：3
适用专业：物理学专业
先修课程：力学 热学 高等数学
教研室：物理教研室
执笔人：徐媛
审核人： 董刚
编写（修订）日期：2017年8月
二、教学目标
本课程是为物理学专业开设的一门专业必修课程之一。本课程以力学为基础，主要研究“场”和“场”有关的电路问题。学生通过本课程的学习，能比较全面地认识电磁运动的基本现象，系统地掌握电磁学的原理和基本方法，了解电磁学发展史上某些重大的发展和发明过程中的物理思想和实验方法，具有一定的分析和解决电磁学问题的能力，从知识上和方法上为学习后续课程和今后应用电磁学知识奠定必要的基础。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，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。
三、教学内容及要求
第一单元 绪论（2学时）
主要内容：
1、课程简介
2、电磁学研究的内容和研究方法
3、电磁学的发展
4、电磁学课程的学习方法及要求
教学要求：
了解：课程的性质；电磁学研究的内容和研究方法；电磁学的发展历程。
重点：无。
难点：无。
第二单元 真空中的静电场（16学时）
主要内容：
1、 两个基本实验规律——电荷守恒定律和库仑定律；
2、 描述静电场的两个基本物理量——电场强度和电势；
3、 描述静电场基本性质的两个基本定理——高斯定理和环路定理。
教学要求：
了解：电荷是物质的一种属性。
理解：电荷的量子性及电荷守恒定律；静电力的迭加原理；电场强度和电势的概念及它们之间的关系；电场力做功与电势差的关系；高斯定理和环路定理的物理意义和静电场的特性。
掌握：库仑定律的矢量表达式和库仑定律的适用条件；电场强度和电势的定义方法；由已知电荷分布求电场强度和电势的方法；运用高斯定理求解具有对称性带电体周围空间场强的分布。
重点：电场强度和电势两个概念；静电场的两个基本方程。
难点：梯度的概念；电场对称性的分析；高斯定理的应用。
第三单元 导体周围的静电场（8学时）
主要内容：
1、 导体的静电平衡及条件
2、 导体的静电性质
3、 两类静电屏蔽
4、 电容和电容器
教学要求：
了解：静电感应现象。
理解：导体静电平衡条件；用电场线的性质讨论导体静电平衡问题的基本方法；静电屏蔽的原理；电容的概念。
掌握：导体的静电性质；利用静电平衡条件条件求解静电场中有导体存在时的场强与电势的分布；空腔导体静电平衡时腔内表面电荷分布的特点；电容器电容的计算方法，电容器串、并联的特点以及串并联电容器中电荷的分配、电压和等效电容的问题。
重点：导体静电平衡条件及静电性质；电容及电容器。
难点：静电场中有导体存在时的场强与电势的计算。
第四单元 静电场中的电介质（8学时）
主要内容：
1、 电介质的分类及电介质的极化
2、 介质中的静电场
3、 有电介质存在时的高斯定理
4、 静电场的能量
教学要求：
了解：电介质的分类。
理解：两类电介质极化的微观机制以及极化的宏观表现；极化强度的概念；电介质对电场的影响；有电介质存在时高斯定理的推导；静电场的能量分布。
掌握：极化的基本规律；对于各项同性介质极化强度
、电场强度
和电位移矢量 
三者之间的关系；介质中场强的讨论和计算方法；通过对称性分析，用高斯定理求和的方法，电场能量的计算方法
重点：极化的微观机制和基本规律。
难点：用高斯定理求 
和 的方法。
第五单元 恒定电流和电路（12学时）
主要内容：
1、电流 电流密度矢量 电流的连续性方程 恒定电流和恒定电场
2、欧姆定律及其微分形式
3、电流的功和功率 焦耳定律及其微分形式
4、电源和电动势
5、闭合电路和一段含源电路的欧姆定律
6、基尔霍夫方程定律
教学要求：
了解：传导电流的形成及条件；恒定电场概念及其与静电场的异同；电阻随温度变化的规律和超导电现象；金属导电的经典电子论。
理解：电流密度矢量的基本概念；电流的连续性方程，电流恒定条件的数学表达式
的物理意义；欧姆定律及其微分形式；电功和电功率的概念；焦耳定律及其微分形式；电动势的概念和路端电压；电桥平衡条件。
掌握：利用闭合电路和一段含源电路欧姆定律求电路问题的方法；利用基尔霍夫定律求解复杂电路问题的方法
重点：电流密度矢量和电动势的概念；电流的连续性方程恒定电流的条件；欧姆定律的微分形式；简单电路的计算。
难点：利用基尔霍夫定律求解复杂电路。
第六单元 恒定电流的磁场（14学时）
主要内容：
1、基本磁现象及起源
2、磁场 磁感应强度
3、毕奥——萨伐尔定律及其应用
4、磁通量 磁场的“高斯定理”
5、安培环路定理及其应用
6、带电粒子在磁场中的运动——洛仑兹力
7、磁场对载流导体的作用——安培定律
教学要求：
了解：基本的磁现象，安培力和洛仑兹力的关系；电流强度单位——安培的定义；速度选择器、回旋加速器、汤姆逊实验、质谱仪的原理。
理解：磁现象的起源——安培分子电流假说；磁感应强度的定义和意义；磁场高斯定理和安培环路定理的内容、意义和磁场的特性。
掌握：毕奥——萨伐尔定律的内容以及应用该定律求解载流导线产生的磁感应强度；安培环路定理计算具有对称性分布的磁场；洛仑兹力公式
并能用它判定运动电荷在磁场中受力的方向、计算受力的大小，带电粒子在均匀磁场中的运动规律；安培定律的数学表达式
、并应用它计算载流导体在磁场中所受的作用力；计算平面截流线圈在匀强磁场中所受力矩。
重点：磁感应强度和磁通量的概念；毕奥——萨伐尔定律的内容及其应用；恒定电流的磁场的
两个基本定理的理解和应用；安培力和力矩的计算。
难点：磁场对称性的分析；安培环路定理的应用。
第七单元 磁介质（8学时）
主要内容：
1、磁介质的磁化
2、磁化强度矢量 磁化电流
3、磁介质存在时的安培环路定理
4、铁磁质。
教学要求：
了解：磁介质的磁化过程；磁化电流的形成；，铁磁质的磁化特性。
理解：磁化强度
、磁化电流以及二者关系；磁介质存在时的安培环路定理的推导。
掌握：磁化的基本规律；对于各项同性介质磁化强度、磁场强度
和磁感应强度
三者之间的关系；通过对称性分析，用环路定理求
的方法。
重点：磁场对介质的作用和磁化的介质对磁场的影响。
难点：用磁介质存在时的安培定理求解。
第八单元 电磁感应和暂态过程（16学时）
主要内容：
1、电磁感应现象 楞次定律 法拉第电磁感应定律
2、动生电动势
3、感生电动势
4、自感 互感
5、磁场能量 磁能密度
7、暂态过程
教学要求：
了解：暂态过程的概念；磁场的能量定域在磁场中。
理解：电磁感应现象及其产生条件；楞次定理的内容及利用该定律判断感应电流方向的方法；法拉第电磁感应定律中感应电动势和磁通量变化之间的关系；感生电动势和动生电动势的产生过程以及两种电动势非静电力的起源；感生电场的产生以及感生电场和静电场的异同，自感和互感。
掌握：如何利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小；感生电动势和动生电动势大小的计算和方向的判断；自感系数Ｌ和互感系数Ｍ的物理意义及计算方法；自感线圈、互感线圈的磁场能量的表达式和有关的计算。
重点：两个电磁感应定律的理解和应用；感生电动势和动生电动势的产生和计算；
自感系数和互感系数的计算。
难点：感生电场方向的判断和大小的计算。
第九单元 时变电磁场和电磁波（6学时）
主要内容：
1、电磁场理论 位移电流
2、麦克斯韦方程组
3、平面电磁波的特性
教学要求：
了解：麦克斯韦对电磁场方程的推广与修改；平面电磁波的在无界空间传播的基本特性。
理解：在非稳恒条件下，安培环路定理出现的矛盾以及引入位移电流后对此方程所作修正的思想的发展过程；位移电流的产生以及它与传导电流的异同。
掌握：麦克斯韦方程组的积分形式及各个方程的物理含义；位移电流的表达式。
重点：位移电流的概念；麦克斯韦方程组的积分形式。
难点：在非稳恒条件下安培环路定理的修正。
四、教学策略与方法
教学策略：拟采用教师主导教学策略组织教学活动
教学方法：拟采用讲授教学方法实施教学活动
五、教材与学习资料
教材：梁绍荣、刘昌年主编 者按 《普通物理学 第三分册 电磁学》第三版 2005年12月，高等教育出版社出版；
学习资料：
[1] 赵凯华、陈熙谋主编 《电磁学》１９８５年６月 第二版 高等教育出版社出版
[2] 贾起民 郑永令 陈暨耀 电磁学 2001年1月第二版 高等教育出版社出版
[3] 普通物理学教程 电磁学 2004年5月第二版 梁灿彬 秦光戎 梁竹健 原著 梁灿彬 修订，高等教育出版社出版。
六、实施本教学大纲应注意的问题
本课程教学大纲对整个教学内容分成掌握、理解和了解作为教学要求。掌握部分要求对重要公式作认真推导，要求学生对物理概念理解较深并熟知含义，会应用公式解题。理解部分不要求详推公式，但要理解其中的物理概念，要求能应用所学的物理定律或公式以及基本的数学工具求解实际的问题。了解部分主要是定性或提示性介绍，让学生建立大致物理图象即可。教材采用国家级重点教材，考试采用自编题库出卷。
本课程是一门理论性和实用性很强的课程，课程以讲授为主，精讲精练，主要章节安排一定的习题课、讨论课。教学中适当安排自学内容，以提高学生自学能力。结合教学内容安排观看演示实验，多媒体动画，以增加学生感性认识，促进学生对知识的理解和把握。
