电磁学_赵凯华_教学大纲
《电磁学》教学大纲
《电磁学》教学大纲电磁学是一门关于电磁现象及其电磁相互作用的课程，内容涉及在真空、导体、介质中的静态和随时间演变的电场和磁场规律，主要章节包括电场、磁场、电磁力、导体与介质的电磁特性、电磁感应、直流电和交流电、麦克斯韦电磁方程组和电磁波；此外，本课程还探讨电磁科学的最新发展及其应用。
预修课程：高等数学、力学开课学期：每年春季和秋季总学时：80学分：4一、教学目标及要求使本科生掌握电磁相互作用的基本规律。
要求他们：1．了解电荷、电流产生电场、磁场的规律；2．了解电场与磁场的联系；3．理解电磁场的物质性：它的能量、动量及角动量；4．了解电场、磁场与各种物质的相互作用；5．理解麦克斯韦电磁理论；6．了解电磁学与其它学科的联系;7．了解电磁学与实际应用、高新技术的关系;8．得到一定的科学素质教育：科学精神的培养，了解一些科学方法，明白科学思维的重要性以及科学与哲学的关系。
二、教学重点和难点绪论主要介绍电磁学的发展简史，各个时期主要科学家对电磁学发展的贡献；以及近代电磁学的发展。
同时介绍电磁学对科学和社会发展带来的巨大的推动和影响。
第一章是静电学的基础。
重点是电荷守恒原理；库仑的实验及库仑定律，静电力的叠加原理；静电场的描述，电场强度的引入；表述静电场整体性质的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，电势与电场强度的关系。
其中的难点是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。
第二章是从静电场和物质的相互作用角度去研究各种物质中的静电场。
重点是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；电介质中静电场的两条基本定理，电位移矢量的引入，高斯定理的应用；两种介质界面上的边值关系；唯一性定理的阐述及电像法。
难点是导体达到静电平衡时的性质，导体表面电荷的分布；极化强度矢量的引入；电位移矢量的引入；对电像法的理解及运用。
电磁学复习提纲-赵凯华PPT课件
b
c
I
i感
a
d
0 t
B感与mB
2 反向
a
t
d
a
t
3d
2
m
B感与
B同向
2
m
B感 与
B同向
a
d
3 t 2
2
m
B感 与
B反向
逆
顺
顺
逆
2返7 回
（2）若导线中通有稳恒电流 ，线圈以匀速率v远离导线， 求当线圈离导线较近的一边到导线的垂直距离为r时，线圈 中感应电动势。
解 r r(t)
电场力是保守力。
E dl 0
L
4、电场线的特点：不闭合性、连续性、不相交
4
5、特别掌握高斯定理的应用 电荷对称性的分析——高斯面选取
球对称性——均匀带电球面、均匀带电球体、 (r) 轴对称性——均匀带电圆柱面、均匀带电圆柱体、同轴传 输线 面对称性——无限大带电平面、有一定厚度的无限大带电 体
19
电路中任意两点之间的电势差
U A U B i Ii Ri Iiri
正负号规定：
IR 和 Ir：电流方向和 A B 走向一致为正，反之为负； ：电动势方向和 A B 走向一致为负，反之为正。
求A到Ｂ的电势增量UB – UA？
I1 R I3 I2
A R1 E1，r1 E2,r2,R2 B
B dS
S
r l1 r
0I 2 x
l2dx
0 Il2 2
ln
r
l1 r
（1） I I0 sin t
b
l1
c
dΦ dΦ dI
dt dI dt
I x
l2 dx
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、学时分配章主要内容学时安排0绪论2第一章静电场12第二章静电场中的导体和电介质10第三章恒定电流10第四章恒定磁场12第五章电磁感应和暂态过程10第六章磁介质10第八章麦克斯韦电磁理论和电磁波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。
电磁学教学大纲
《电磁学》教学大纲课程编号：SC2121102课程名称：电磁学英文名称：Electromagnetism学时：54 学分： 3.5课程类型：必修课程性质：学科基础课适用专业：应用物理学、电子信息科学与技术先修课程：高等数学、力学、热学开课学期： 3 开课院系：理学院一、课程的教学目标与任务电磁学是应用物理学专业的基础课程，通过电磁学的教学，应该使学生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，具有一定的分析和解决电磁学问题的能力，为后续课程的学习奠定较为扎实的基础。
电磁学的任务是使学生牢固掌握有关静电场、静电场中的导体和电介质、稳恒磁场、电磁感应的基本原理和规律，使学生了解麦克斯韦电磁学理论的基本内容和电磁波的基本概念。
通过对电磁学内容和研究方法的学习，培养学生分析问题解决问题的能力，建立科学的世界观和方法论。
二、本课程与其它课程的联系和分工前期课程：高等数学、力学、热学后期课程：光学、电动力学、热力学与统计物理等三、课程内容及基本要求（一）静电场恒定电流场（23学时）内容包括：静电现象、电荷，库仑定律；电场与电场强度、场强迭加原理，电偶极子；高斯定理；电势及其梯度；静电场中的导体；静电能；电容和电容器；静电场边值问题的唯一性定理；恒定电流场。
1.基本要求（1）掌握应用高斯定理计算电场分布的条件和方法，用电势定义求空间电势分布的方法；掌握电势与场强的积分关系，理解场强与电势的微分关系。
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、电势分布。
（2）理解库仑定律及其适用条件、场的概念、场强迭加原理及其物理意义，理解电通量的概念，理解静电场的环路定律和高斯定理，了解电势梯度的物理意义，了解带电体、带电体组的静电能及其计算方法。
（3）掌握并能够熟练运用导体的静电平衡条件；掌握电容的物理意义，并会计算电容器的电容（4）理解静电平衡状态下导体上电荷分布的特点，理解电容器储能的概念，并会计算电容器的储能；（5）理解静电场边值问题的唯一性定理。
电磁学课程教学大纲
电磁学一、说明部分（一）本课程的性质电磁学是理科物理类各专业的一门重要基础课。
介绍电磁运动的基本现象、基本概念和基本规律，它和后继课程近代物理及物理学教育专业本科段的电动力学和量子力学等有密切的联系。
电磁理论对现代科学技术的发展有着里程碑一般的重大意义。
（二）本课程的目的电磁学是普通物理学的重要部分，是高等师范学校物理系的基础课程。
通过电磁学的教学，应该使学生：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；具有一定的分析和解决电磁学问题的能力；为后续课程的学习奠定较为扎实的基础；2.具有分析、处理和讲授高中物理电磁学部分的能力；3.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；了解电磁学与其它学科的关系；了解电磁学在实际技术中的应用。
（三）本课程的教学内容包括：静电场、静电场中的导体和电介质、稳恒电流、稳恒磁场、电磁感应、暂态过程、磁介质、麦克斯韦电磁理论。
（四）教学时数本课程计划教学90学时，其中讲授82学时，习题课8学时。
（五）、教学环节和教学方法1、由于电磁学实验单独开设，故本课程以讲授为主，教学中可加强课堂演示实验并尽可能用现代化教学手段。
2、注意发挥学生的主观能动作用，要经常指导学生的学习方法。
3、教学中要经常结合中学物理内容，以使学生适应今后的中学物理教学科研工作；4、教学内容以基本概念、基本规律为主，但要适应教育改革的形势经常补充以下几方面的内容：（1）物理与近代物理有关知识间的联系；（2）重要物理实验的介绍，使学生了解电磁学发展史上一些重大发现和发明过程中的物理思想；（3）介绍电磁学在实际技术中的应用；5、大纲中标*号的内容只作简单介绍；二、文本部分第一章：静电场教学要点：理解电荷是物质的一种属性，阐明电荷的量子性及其电荷守恒定律;明确点电荷的模型和库仑定律的适用条件，加深理解平方反比定律的深刻意义;深刻理解电场、电场强度的概念，掌握电场的定义方法;深刻理解高斯定理、环路定理的物理意义和静电场的特性;熟练掌握应用高斯定理求场强的方法;深刻理解电势与电势差的概念，电场力作功与电势差的关系，掌握电势的定义方法;理解梯度的概念，理解场强与电势的微分关系.教学时数：14学时教学内容：第一节电荷电荷守恒定律第二节库仑定律第三节电场电场强度第四节高斯定理第五节电场线第六节静电场环路定理第七节电势电势差第八节等势面 *场强与电势的微分关系*第九节带电粒子在电场中的运动第二章：导体周围的静电场教学要点：理解静电平衡时导体的性质，即导体的电荷分布、电势、导体表面附近的场强;理解静电平衡时封闭导体壳的性质和静电屏蔽现象;理解电容和电容器的概念的意义，掌握电容的计算方法.教学时数：8学时教学内容：第一节导体的静电平衡条件第二节导体的静电性质第三节电场线的应用静电屏蔽第四节电容和电容器*第五节静电计静电感应起电机第三章: 静电场中的点介质教学要点：理解电介质的极化、极化强度矢量的意义及其与极化电荷的关系，掌握介质中场强的讨论方法和计算方法;理解P、E、D三者间的相互关系、掌握存在介质时用高斯定理求场强的方法;理解电容器的储能、电场的能量和能量密度。
电磁学教案
《电磁学》教案授课教师富笑男职称副教授学历（学位）博士研究生（博士）授课班级06应用物理1、2班计划总学时72 授课学期2007-2008(1)使用教材《电磁学》赵凯华、陈熙谋，2006年12月第二版，高等教育出版社教学要求使学生能比较全面地认识电磁学的基本现象，系统地掌握电磁学的基本概念、基本规律，具有一定的分析和解决电磁学问题的能力，并为学习后继课程打下必要的基础考核办法考试成绩占70 %平时成绩占30 %（平时成绩包括：作业、上课回答问题、小论文等）学时分配教学环节教学时数课程内容讲课习题课绪论第一章静电场恒定电流场16 2 第二章恒磁场12 2 第三章电磁感应 5 1 第四章电磁介质14 2 第五章电路7 1 第六章麦克斯韦电磁理论电磁波电磁单位制8总复习 2参考资料1.《电磁学》梁灿彬等2004年5月高等教育出版社2.《电磁学》《伯克利物理学教程》第二卷，（美）E.M.珀塞尔著，南开大学物理系译，1979年6月，科学出版社3.《电磁学》，贾起民郑永令等2001年1月高等教育出版社4.《电磁学》，胡友秋，程福臻，刘之景编，1997年3月，高等教育出版社，教学后记1．电磁学教学要适应二十一世纪现代化的需要：根据现代化的需要，把那些学习现代科学技术所需要的电磁学基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，并注意介绍现代科学技术的重要成果。
2．正确处理思想教育和基础知识的关系：电磁学理论与实践的关系是非常密切的。
因此，电磁学教学必须坚持理论联系实际的原则，要通过实验和列举学生熟悉的、容易理解的电磁电现象分析总结出概念和规律的实质。
同时，在理论联系实际中，要注意培养学生的思维能力和运用所学知识来分析和解决问题的能力。
在理论联系实践中，还要介绍电磁学在工农业生产和科学技术中的应用，电磁理论发展的前沿知识。
绪论教学基本要求：1.对电磁学研究的对象，发展史做简要介绍，使学生对电磁学学科的研究对象、发展过程、历史地位和作用等有一个基本的概括的了解，形成一个初步的认识。
《电磁学》教学大纲
《电磁学》教学大纲一、课程基本信息1．课程中文名称：电磁学2．类别：必修3．专业：物理学教育4．学时：108学时5．学分：6学分（含实践学分2学分）二、课程的地位、作用和任务电磁学是师范专科学校物理教育专业的一门重要的主干课程。
通过本课程的学习，使学生全面了解电磁运动的基本现象，系统地掌握电磁运动的基本概念及基本规律，初步具备分析解决电磁学问题的能力；了解经典电磁学的运用范围和电磁学发展史上某些重大发现和发明过程的物理思想和方法；了解电磁学研究的发展前沿以及它与其他学科的联系，注意理论联系实际，让学生初步学会用电磁学知识解决一些生产及生活中的实际问题。
三、理论教学内容与任务基本要求第一章真空中的静电场（ 10 学时）（一）要求l、掌握静电场的基本概念，基本规律；掌握描述“场”和解决“场”问题的方法和途径2、明确电荷是物质的一种属性，阐明电荷的量子性和守恒定律：掌握电荷之间的相互作用规律3、掌握电场强度、电位这两个重要概念以及它们所遵循的叠加原理4、能熟练地计算有关静电学的有关问题5、演示实验：（1）摩擦起电，电荷之间的相互作用，电荷的检验；（2）电力线的分布（二）要点：l、电荷2、库仑定律3、电场电场强度4、静电场的高斯定理5、电位电位差静电场的环路定理*6、电场强度与电位的微分关系（三）难点1、电场、电位和电能量等概念；2、求解电场、电位分布的方法第二章导体周围的静电场（6学时）（一）要求1、正确理解并掌握导体静电平衡的条件2、掌握导体静电平衡的性质：初步掌握求解导体静电平衡问题的方法3、理解电容及电容器的概念：掌握平衡板电容器、球形电容器、圆柱形电容器计算公式以及电容器串、并联的计算方法4、理解电场能的概念并会计算真空中的静电场能5、演示实验：（1）导体表面上电荷的分布；（2）静电感应起电；（3）静电屏蔽（二）要点：1、导体的静电平衡条件2、导体静电平衡的性质3、封闭导体腔内外的电场4、电容及电容器*5、静电计静电感应起电机6、带电体的能量（三）难点：根据导体静电平衡条件和导体的静电平衡性质求解导体静电平第三章静电场中的电介质（ 6 学时）（一）要求1、了解电介质极化的微观机制，掌握极化强度矢量的物理意义2、理解极化电荷的含义，掌握极化电荷、极化电荷面密度与极化强度矢量P 之间的关系3、掌握有介质时电场的讨论方法，会用介质中的高斯定理来计算静电场；明确E 、P 、D 的联系和区别4、了解静电场的能量及能量密度5、演示实验：介质对电容器电容的影响（二）要点：1、电介质的极化2、极化强度矢量3、有介质时的静电场方程*4、静电场的边值关系5、静电场的能量和能量密度（三）难点：求解介质中静电场的具体问题，如极化电荷的分布，介质中电场的分布等第四章稳恒电流和电路（8 学时）（一）要求1、理解稳恒电流的概念以及与其相对应的稳恒电场：了解稳恒电路的特点及串、并联电阻的计算2、透彻分析并掌握电流密度矢量及电场这两个概念的物理意义3、掌握欧姆定律（不含源电路、一段含源电路和全电路的欧姆定律）和焦耳定律；会计算电功及电功率4、掌握用基尔霍夫定律计算一些典型的复杂电路的方法5、演示实验：（1）电源电动势的测量；（2）影响导体电阻的因素；（3）惠斯登电桥（二）要点：1、电流稳恒电流电流密度矢量2、欧姆定律及其微分形式3、焦耳定律电功率*4、电阻的串联和并联*5、气体导电、液体导电6、电源和电动势7、闭合回路及含源支路的欧姆定律8、基尔霍夫定律*9、温差电现象（三）难点：l、电动势的概念2、用基尔霍夫定律求解复杂的电路第五章稳恒电流的磁场（ 10 学时）（一）要求l、理解掌握磁感应强度B 的物理意义2、在理解毕奥—萨伐尔定理物理意义的基础上能熟练地用它来计算载流导体的磁感应强度的分布3、掌握磁场中的高斯定理和安培环路定理；并会用安培环路定理计算具有轴对称的电流所产生的磁场4、掌握洛仑兹力公式及安培公式，并会用它们进行有关的计算5、演示实验：（1）磁感应线的演示（2）载流导线之间的相互作用（二）要点：l、基本磁现象2、磁感应强度、磁感应线3、毕奥—萨伐尔定律4、磁通量、磁场的高斯定理5、安培环路定理6、磁场对平行载流导线及带电粒子的作用7、平行载流导线的相互作用安培的定义（三）难点：1、磁感应强度的定义2、求解磁感应强度分布的具体问题第六章磁场对运动电荷和电流的作用（6学时）（一）要求1、掌握洛仑兹力公式，并会用右手螺旋法则判断洛仑兹力的方向2、掌握带电粒子在磁场中的运动情况3、了解回旋加速器的工作原理4、掌握安培力公式，并会用它们进行有关计算5、掌握磁场对载流导线的作用6、演示实验：（1）汤姆逊实验；（2）霍尔效应（二）要点：1、洛仑兹力2、汤姆逊实验*3、霍耳效应4、安培定律磁场对载流导线的作用（三）难点：洛仑兹力和安培力的概念及有关计算第七章磁介质（ 6 学时）（一）要求1、理解磁化的概念和描述磁化的宏观量M 的定义式；掌握磁化电流与磁化强度矢量M 之间的关系2、了解磁介质呈现顺磁性和抗磁性的原因；掌握铁磁质的三大特点：①高值，②非线性，③磁滞现象3、掌握介质中的安培环路定理及其应用；了解H 、M 、B 三者之间的联系和区别4、了解磁路概念及相应的计算5、演示实验：介质对磁场的影响（二）要点：1、磁介质的磁化磁化强度矢量磁化电流2、磁介质存在时的安培环路定理3、顺磁性与抗磁性4、铁磁质* 5、磁路及其计算（三）难点：磁化强度矢量的物理意义以及求解磁化电流的第八章电磁感应和暂态过程（ 12学时）（一）要求1、理解电磁感应现象的物理意义；掌握电磁感应的法拉第—楞次定律2、解感生电场的物理意义3、熟练地掌握计算动生电动势和感生电动势的方法，并能正确判断它们的方向4、了解自感现象和互感现象以及它们的应用，掌握自感系数L和互感系数M的物理意义和计算方法5、了解涡流，趋肤效应以及磁场的能量6、能正确写出RL、RC 串并联电路暂态过程的微分方程，掌握其解的形式和物理意义。
《电磁学》课程教学大纲
《电磁学》课程教学大纲课程名称：电磁学课程类别：专业必修课适用专业：物理学考核方式：考试总学时、学分：56 学时 3.5 学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标《电磁学》是物理专业开设的专业必修课中的专业基础课。
是物理学的重要组成部分，是研究电磁现象的基本规律及其应用的一门基础学科。
电磁学知识范围很广，与生产技术和日常生活有着密切的关系。
它研究的内容包括静电现象、电流现象、磁现象、电磁感应现象、电磁辐射、电磁场与电磁波等。
是学生学习《电动力学》的基础之一。
课程教学目标1：系统深入地掌握电磁学的基本现象、基本概念和基本规律。
课程教学目标2：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。
课程教学目标3：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。
课程教学目标4：培养运用数学工具的能力，能运用数学语言表达物理思想和进行逻辑推理，基本概念、基本规律的数学表述与论证，运用积分方法对连续分布的场强、电势和电流的磁场实行分解求和的分析，以及对推理得到的数学结果进行物理理解等。
磁学的发展与其它学科的关系，努力培养学生的辩证唯物主义世界观。
培养学生分析、处理和研究与电磁学相关问题的能力和素养。
三、先修课程高等数学;力学四、课程教学重、难点重点:1.静电场、导体与电介质2. 稳恒磁场、磁介质难点:1. 高斯定理和安培环路定理的证明2. 导体静电问题的讨论3. 涡旋电场、位移电流假说4. 暂态过程五、课程教学方法与教学手段讲授式、讨论式六、课程教学内容第一章静电场（14学时）1．教学内容(1)基本静电现象、电荷；(2)库仑定律与静电迭加原理；(3)电场与电场强度、场强迭加原理；(4)电偶极子；(5)高斯定理；(6)电势；2．重、难点提示(1)高斯定理；(2)电势；第二章静电场中的导体和电介质(10 学时) 1．教学内容(1)静电场中的导体；(2)空腔导体的静电平衡；(3)电容器及其电容；(4)带电体系的静电能；(5)电介质及其极化；(6)有介质时的静电场；(7)电场能量和能量密度；2．重、难点提示(1)空腔导体的静电平衡；(2)电介质及其极化；第三章稳恒电流(4 学时)1．教学内容(1)电流的稳恒条件和导电规律；(2)电源及电动势；2．重、难点提示(1)电流的稳恒条件和导电规律；第四章稳恒磁场（4 学时)1．教学内容(1)基本磁现象；(2)稳恒磁场的基本定律；(3)磁场的高斯定理；(4)安培环路定理及其应用；。
赵凯华_电磁学_第三版_第一章_静电场_129_pages
dq
dV
q
P
（点电荷！！）组成，然后利用场强叠加 原理
r
dE
E
q
dE
q
dq 4 0 r
ˆ r 2
dq dV ds dl
体电荷 密度 面电荷 密度 线电荷 密度
dq dl
dq dV
dq ds
电荷密度 一般是位 置的函数
例1
等量异号电荷的电场 电荷之间的距离为 l。
E q 4 0 r ˆ r 2
球对称！！（图示见 下页） r 从源电荷指向场点 场强方向：
两式得
正电荷受力方向
z
F q ˆ r 2 q0 4 0 r
o
j
A
y
球对称！
静电场基本 特性的原因 ！！！
x
问题 如何求 任意 带电体的场强？
方法： 电力叠加原理＋场强定义
2 0
E E E
在可视为电 偶极子时 E
ˆ r
4 r
q
2 0
ˆ r
ˆ ˆ p 3 r p r 3 4 0 r
1
推导：
E 4 r q
2 0
ˆ r
4 r
q
P
ˆ r
2 0
r
r
l
q r r E 3 3 4 0 r r
由图中
q
r
q
矢量关系
平方
2 2
l r r 2
2
l r r 2
l r r r l 4
2 2 2
l r r r l, 4
赵凯华编《电磁学》1-1 库仑定律
1747年，美国科学家富兰克林将在室温下丝绸摩擦过的玻
璃棒所带的电荷称为正电荷；毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电
荷称为负电荷。
2022/4/1
4
电量
定义：物体所带电的量的多少
验电器
单位：库仑（C）(此单位到底有多大后面的例题会展示）
测量：
定性半定量的测量：验电器 定量测量：静电计+法拉第筒
2022/4/1
3
§1 静电的基本现象 库仑定律
两种电荷：
实验1----用毛皮或丝绸摩擦过的橡胶棒或玻璃棒可吸引轻小 物体（羽毛，头发）。物体的这种性质就说它带了电，或有 了电荷；带电的物体称为带电体
实验2---两根毛皮擦过的橡胶棒或丝绸摩擦过的玻璃棒相互 排斥，而橡胶棒与玻璃棒之间相互吸引。众多实验证明，自 然界中只存在两种电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互 吸引。
2022/4/1
静电计
5
电荷的量子性 1834年法拉第由实验得出电解定律，表明：
为了析出1mol单价元素需要相等的电量 F（法拉第常数）——1mol单价离子的电量 看出 e=F/NA——基本电荷
1891年英国斯通尼把基本电荷取名为“电子（electron）”,并 根据上式估算出e的大小
出了测量静电力的扭力秤的结构。另外还有七篇电学和 磁学的论文，其余是关于土木工程、机械力学和 摩擦研
究的论文，这些论文均被法兰西物理学会收集在《物理 学论文集》中。1801年（65岁）他被当选为法兰西研究 院名誉主席。
2022/4/1
16
2. 点电荷模型：可抽象为一个几何点的带电体， 它本身的几何线度与它到其它带电体的距 离相比小得多。
静电感应现象 金属（导体，晶体）中的价电子是自由电子，受到其它 电荷的静电左右后由金属的一部分移向另一部分。
电磁学_赵凯华_教学大纲
第1章电磁学教学大纲（包括讲座共60学时）第2章静电场参考学时 10§1 库仑定律•扭称实验及其它实验，电力平方反比律•库仑定律的物理内涵•库仑定律的成立条件• 电荷守恒定律，电荷的量子性§2 电场电场强度•电场，电场强度矢量•场强叠加原理§3 静电场的高斯定理•源与旋，通量与环流•静电场的高斯定理§4 静电场的环路定理电势•静电场的环路定理•关于静电场高斯定理和环路定理的几点说明•电势•场强与电势的微分关系§5静电场的基本微分方程*讲座：“电力平方反比律的理论与示零实验”；第3章静电场中的导体和电介质参考学时 8§1导体和电介质§2 静电场中的导体•导体的静电平衡条件•导体空腔与静电屏蔽•导体的静电平衡的基本性质•静电场边值问题的唯一性定理•尖端放电及其应用§3电容和电容器•孤立导体的电容•电容器及其电容•平行板电容器球形电容器同轴柱形电容器•分布电容•电容器的串并联§4 电介质极化•极化的微观机制•极化的描绘•极化强度矢量P和极化电荷q’的关系•极化强度矢量P和总电场E的关系——极化规律•各向异性电介质铁电体•例题§4有介质时的静电场•有介质时的高斯定理电位移矢量•应用例举§5静电场的边界条件•D的法向分量连续•E的切向分量连续§5带电体系的静电能•带电体系的静电势能•电容器储存的静电能•静电场的能量第4章直流电参考学时 4§1电流的连续性方程恒定条件·电流和电流密度矢量·电流的连续性方程恒定条件§2欧姆定律· 欧姆定律（积分形式）·电阻率和电导率·欧姆定律（微分形式）·焦耳定律•金属导电的经典微观解释§3 电源和电动势•电源的电动势•电源的路端电压•电源的功率•直流电路中的静电场的作用•温差电动势§4 直流电路•简单电路·复杂电路基尔霍夫定律第5章恒定磁场参考学时 10§1奥斯特实验•磁的基本现象•奥斯特实验•相关实验•研究课题§2毕奥-萨伐尔定律•毕奥-萨伐尔定律的建立•磁感应强度•载流回路的磁场§3磁场的“高斯定理”和“安培环路定律”•磁感应线•磁场的高斯定理•矢势*•磁单极* •安培环路定理§4安培定律•安培定律的建立* •安培定律=毕萨定律+安培力公式•磁场对载流线圈的作用，磁矩含讲座：“毕奥－萨筏尔定律、安培定律的示零实验”；§5 洛伦滋力•洛仑兹力•带电粒子在均匀电磁场中的运动•回旋加速器基本原理•霍耳效应•J.J.Thowmson的阴极射线实验，电子的发现•例题含讲座：“带电粒子在电磁场中的运动—磁约束、漂移、寝渐不变量”；第6章磁介质参考学时 4§1“分子电流”模型§2 顺磁质与抗磁质•顺磁质•抗磁质§3 磁化规律• 磁化的描绘•磁化强度矢量M与磁化电流I’的关系• 磁化强度矢量M与总磁感应强度B的关系§4有磁介质存在时的磁场•有磁介质存在时的磁高斯定理•有磁介质存在时的安培环路定理•磁介质的磁化规律§4 铁磁质•铁磁质的磁化规律•铁磁质磁化机制•铁磁材料的分类及其应用§5磁场的边界条件和磁路定理•B的法向分量连续•H的切向分量连续•磁路定理•磁屏蔽第7章电磁感应参考学时 10§1法拉第电磁感应定律•电磁感应现象的发现•法拉第对电磁感应的研究*•法拉第电磁感应定律•楞次定律•涡电流，电磁阻尼和电磁驱动含讲座：“法拉第电磁感应定律及其定量表达式”；§2动生电动势感生电动势涡旋电场•动生电动势•感生电动势，涡旋电场•交流发电机原理•电子感应加速器§3自感与互感•自感系数与互感系数•自感磁能与互感磁能•磁场的能量与能量密度§4暂态过程• RL电路的暂态过程•RC电路的暂态过程•RLC电路的暂态过程•灵敏电流计讲座：“超导体”；第8章交流电参考学时 8§1交流电概述• 各种形式的交流电• 简谐交流电的特征量• 几点说明§2交流电路中的基本元件•电阻元件•电感元件•电容元件•小结§3 元件的串联、并联——矢量图解法•串联电路•并联电路•多个元件的串、并联电路§4 交流电路的复数解法•交流电的复数表示法• 串、并联电路的复数解法• 串、并联电路的应用•复数形式的基尔霍夫定律•交流电桥§5 谐振电路•串联谐振电路•并联谐振电路• Q值的物理意义•谐振电路应用例举§6 交流电功率•瞬时功率、平均功率和功率因数•有功电阻与电抗•有功电流和无功电流•视在功率和无功功率•提高功率因数的意义•提高功率因数的方法§7 变压器简介•理想变压器•电压变比公式•电流变比公式•阻抗变比公式•功率传输效率§8 三相交流电•三相交流电• 相电压、线电压•负载的联接•三相电功率第9章麦克斯韦方程组——电磁波参考学时6讲座：“Maxwell电磁理论的建立”§1位移电流•电磁场的基本规律•位移电流§2麦克斯韦方程组•积分形式•微分形式•边界条件§3电磁波•电磁波的产生和传播•赫兹实验•电磁波的性质•电磁场的能量与动量•电磁波的传输与辐射•电磁理论与时空观狭义相对论的提出•麦克斯韦*。
电磁学教学大纲
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、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。
电磁学课程教学大纲
电磁学课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称:电磁学所属专业:物理课程性质:物理学学分:4分（二）课程简介、目标与任务电磁学课程是一切自然科学的重要基础课之一。
电磁学所涉及的现象和规律贯穿于一切自然科学的研究领域之中，学好电磁学是学好其它自然学科的基本保证。
本课程所讲授的内容为基本电磁现象的实验定律和相关的导出定理以及它们在相应领域和电路理论中的应用。
力求通过对于它们的研究，深刻认识电磁现象的基本性质，掌握电磁学的基本理论和应用知识，学会电磁学研究和处理问题方法。
课程还适时地将电磁学的理论与其它学科及有关自然现象相联系，以期获得对于电磁学理论较为全面的理解。
通过本课程的学习应使学生在提高科学素养，建立科学的世界观，培养严密的思维能力，熟练应用数学工具等诸方面获得全面的进步。
本课程针对我校物理学院近年来学生的平均水平编写教材。
物理学院为理科学生培养基地，设有“基地”和“普通”教学班，教材的编写考虑了两部分学生的需求。
体现在：教学大纲中带有“*”号的内容，作为提高课题对基地班讲授。
对于普通班，相应的时间用于习题课，讲解习题中的问题和补充例题。
对于大纲中未打“*”号内容的讲解深度，教师可视两部分学生的实际情况有所区别。
整个课程总学时72，基本上每小节两学时。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接本课程以高等数学和部分力学知识为基础，为后继的基础课程和专业课程有关的知识做准备。
（四）教材与主要参考书教材：《电磁学》第三版，赵凯华、陈熙谋著主要参考书：1.《费曼物理学讲义》费曼著2.《磁性物理学》宛德福马兴隆著3.《电磁学》梁灿彬秦光戎梁竹健著二、课程内容与安排第一章真空中的静电场§1-1 静电的基本现象和基本规律§1-2 电场和电场强度§1-3 静电场的高斯定理§1-4 静电场的电势和梯度§1-5 带电体的静电能和受力问题第二章静电场中的导体和电介质§2-1静电场中的导体§2-2电容和电容器§2-3 静电场中的电介质§2-4 静电场的能量和能量密度第三章稳衡电流§3-1 稳衡电流的导电规律§3-2 电源及其电动势§3-3 复杂直流电路的求解方法§3-4 温差电现象§3-5* 电子发射与气体导电第四章稳衡磁场§4-1 磁场的基本规律§4-2 载流回路的磁场§4-3 磁场的“高斯定理”和环路定理§4-4 磁场对载流导体和运动电荷的作用§4-5 带电粒子在磁场中的运动§4-6* 电磁场的相对论变换第五章电磁感应§5-1 电磁感应定律§5-2 感应电动势§5-3 自感和互感§5-4 暂态过程§5-5 灵敏电流计第六章磁介质§6-1 分子电流观点§6-2 磁荷观点§6-3 介质的磁化规律§6-4 磁场的边界条件和磁路定理§6-5 磁场的能量和能量密度第七章交流电路§7-1 简谐交流电§7-2 交流电路的阻抗元件§7-3 交流电路的矢量解法§7-4 交流电路的复数解法§7-5 交流电路的功率§7-6 谐振电路§7-7 理想变压器原理§7-8 三相交流电第八章麦克斯韦方程组和电磁波§8-1 麦克斯韦方程组§8-2 平面电磁波§8-3* 电磁场的能量密度和动量§8-4* 似稳电路和迅变电磁场（一）教学内容与学时分配本课程讲授72学时（不包括习题课）。
电磁学课程大纲
《电磁学》课程理论教学大纲一、课程编码及课程名称课程编码：321300414课程名称：电磁学（Electromagnetism ）二、学时、学分及适用专业总学时数：68 学分：4 适用专业：物理学（本科）三、课程教学目标通过本门课程的教学，使学生系统地掌握电磁学的基本概念和基本理论，了解电磁学在现代科学技术领域中的应用现状和发展前景，培养学生分析问题和解决问题的能力，科学思维能力，自学能力，以及对科学问题的探索和创新精神。
为学生将来从事科学研究、教学和其它工作打下良好的基础。
四、课程的性质和任务电磁学是理科物理类各专业的一门重要基础课。
电磁学课程为后继课程，比如：光学、原子物理学、电动力学、量子力学、电路等课程的学习和专业训练提供必要的准备。
电磁学已渗透到物理学的各个领域，成为研究物质过程必不可少的基础。
通过本门课程的教学，要求：使学生能全面地认识和理解电磁运动的基本现象和基本概念，系统地掌握电磁运动的基本规律，具有一定的分析和解决电磁学问题的能力，并为学习后继课程打下必要的基础。
通过对电磁学发展史上某些重大的发现和发明的介绍，使学生了解物理学思想和实验方法，培养学生的辩证唯物主义世界观，使学生获得科学方法论上的教益。
五、课程教学的基本要求在教学中，通过课堂讲授、实验（另计学时）、演示实验、习题课和课程讨论等教学方式，阐明电磁学的基本概念、规律和研究方法，并结合科学研究和生产实际穿插介绍电磁学的最新研究成果及应用实例，以达到预期的教学目的。
在教学过程中重视理论联系实际，加强演示实验和注意与实验课的配合，从而处理好：定性与定量、理论体系与实验方法、基础理论与近代科学成就等之间的关系。
在教学中要注重培养学生运用微分、积分、矢量场论等数学工具解决物理问题的能力。
进一步提高科学知识、科学方法、科学态度和科学精神等科学素质。
六、课程教学内容第一章静电场（12学时）（一）本章教学基本要求通过本章教学，使学生掌握描述静电场的两个基本概念：场强和电位，描述电场性质的两个基本定理：高斯定理，环路定理。
电磁学教材使用说明.doc
《电磁学》教学大纲课程编号: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ﻫ１.3．１电场强度1。
３。
2场强计算1。
4高斯定理1．4。
１电通量1。
４。
2高斯定理ﻫ1.4。
３用高斯定理求场强１.5电场线1。
5。
１电场线ﻫ1。
5．2电场线的性质1．6电势ﻫ1。
６。
1静电场的环路定理ﻫ1。
6.2电势和电势差ﻫ１。
６．３电势的计1.6．4等势面ﻫ１.6。
5电势与场强的微分关系算ﻫ习题ﻫ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.ﻫ３、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。
ﻫ５、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ﻫ2。
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ﻫ2。
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第1章电磁学教学大纲
（包括讲座共60学时）
第2章静电场参考学时 10
§1 库仑定律
•扭称实验及其它实验，电力平方反比律•库仑定律的物理内涵
•库仑定律的成立条件• 电荷守恒定律，电荷的量子性§2 电场电场强度
•电场，电场强度矢量•场强叠加原理
§3 静电场的高斯定理
•源与旋，通量与环流•静电场的高斯定理
§4 静电场的环路定理电势
•静电场的环路定理•关于静电场高斯定理和环路定理的几点说明•电势•场强与电势的微分关系
§5静电场的基本微分方程*
讲座：“电力平方反比律的理论与示零实验”；
第3章静电场中的导体和电介质参考学时 8
§1导体和电介质
§2 静电场中的导体
•导体的静电平衡条件•导体空腔与静电屏蔽
•导体的静电平衡的基本性质•静电场边值问题的唯一性定理
•尖端放电及其应用
§3电容和电容器
•孤立导体的电容•电容器及其电容
•平行板电容器球形电容器同轴柱形电容器
•分布电容•电容器的串并联
§4 电介质极化
•极化的微观机制•极化的描绘
•极化强度矢量P和极化电荷q’的关系
•极化强度矢量P和总电场E的关系——极化规律
•各向异性电介质铁电体•例题
§4有介质时的静电场
•有介质时的高斯定理电位移矢量•应用例举
§5静电场的边界条件
•D的法向分量连续•E的切向分量连续
§5带电体系的静电能
•带电体系的静电势能•电容器储存的静电能
•静电场的能量
第4章直流电参考学时 4
§1电流的连续性方程恒定条件
·电流和电流密度矢量·电流的连续性方程恒定条件§2欧姆定律
· 欧姆定律（积分形式）·电阻率和电导率
·欧姆定律（微分形式）·焦耳定律
•金属导电的经典微观解释
§3 电源和电动势
•电源的电动势•电源的路端电压
•电源的功率•直流电路中的静电场的作用•温差电动势
§4 直流电路
•简单电路·复杂电路基尔霍夫定律
第5章恒定磁场参考学时 10
§1奥斯特实验
•磁的基本现象•奥斯特实验•相关实验•研究课题§2毕奥-萨伐尔定律
•毕奥-萨伐尔定律的建立•磁感应强度•载流回路的磁场§3磁场的“高斯定理”和“安培环路定律”
•磁感应线•磁场的高斯定理•矢势*
•磁单极* •安培环路定理
§4安培定律
•安培定律的建立* •安培定律=毕萨定律+安培力公式
•磁场对载流线圈的作用，磁矩
含讲座：“毕奥－萨筏尔定律、安培定律的示零实验”；
§5 洛伦滋力
•洛仑兹力•带电粒子在均匀电磁场中的运动
•回旋加速器基本原理•霍耳效应
•J.J.Thowmson的阴极射线实验，电子的发现•例题
含讲座：“带电粒子在电磁场中的运动—磁约束、漂移、寝渐不变量”；
第6章磁介质参考学时 4
§1“分子电流”模型
§2 顺磁质与抗磁质
•顺磁质•抗磁质
§3 磁化规律
• 磁化的描绘•磁化强度矢量M与磁化电流I’的关系• 磁化强度矢量M与总磁感应强度B的关系
§4有磁介质存在时的磁场
•有磁介质存在时的磁高斯定理•有磁介质存在时的安培环路定理•磁介质的磁化规律
§4 铁磁质
•铁磁质的磁化规律•铁磁质磁化机制
•铁磁材料的分类及其应用
§5磁场的边界条件和磁路定理
•B的法向分量连续•H的切向分量连续
•磁路定理•磁屏蔽
第7章电磁感应参考学时 10
§1法拉第电磁感应定律
•电磁感应现象的发现•法拉第对电磁感应的研究*
•法拉第电磁感应定律•楞次定律
•涡电流，电磁阻尼和电磁驱动
含讲座：“法拉第电磁感应定律及其定量表达式”；
§2动生电动势感生电动势涡旋电场
•动生电动势•感生电动势，涡旋电场
•交流发电机原理•电子感应加速器
§3自感与互感
•自感系数与互感系数•自感磁能与互感磁能
•磁场的能量与能量密度
§4暂态过程
• RL电路的暂态过程•RC电路的暂态过程
•RLC电路的暂态过程•灵敏电流计
讲座：“超导体”；
第8章交流电参考学时 8
§1交流电概述
• 各种形式的交流电• 简谐交流电的特征量• 几点说明§2交流电路中的基本元件
•电阻元件•电感元件•电容元件•小结
§3 元件的串联、并联——矢量图解法
•串联电路•并联电路•多个元件的串、并联电路§4 交流电路的复数解法
•交流电的复数表示法• 串、并联电路的复数解法
• 串、并联电路的应用•复数形式的基尔霍夫定律
•交流电桥
§5 谐振电路
•串联谐振电路•并联谐振电路
• Q值的物理意义•谐振电路应用例举
§6 交流电功率
•瞬时功率、平均功率和功率因数•有功电阻与电抗
•有功电流和无功电流•视在功率和无功功率
•提高功率因数的意义•提高功率因数的方法§7 变压器简介
•理想变压器•电压变比公式
•电流变比公式•阻抗变比公式•功率传输效率
§8 三相交流电
•三相交流电• 相电压、线电压
•负载的联接•三相电功率
第9章麦克斯韦方程组——电磁波参考学时6
讲座：“Maxwell电磁理论的建立”
§1位移电流
•电磁场的基本规律•位移电流
§2麦克斯韦方程组
•积分形式•微分形式•边界条件
§3电磁波
•电磁波的产生和传播•赫兹实验
•电磁波的性质•电磁场的能量与动量
•电磁波的传输与辐射•电磁理论与时空观狭义相对论的提出•麦克斯韦*。