Lecture01 电磁学课程简介与绪论_2016done

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理论物理四大力学
真空和介质中的稳恒磁场
理论力学 （拉、哈、雅） Dirac
普通物理学
电磁学
（教材第二章和第四章）
电磁感应
（教材第三章）
核心： 场的概念
近代物理 两大支柱
原子物理学
量子力学 (相对论) Einstein
麦克斯韦电磁场理论（教材第六章） 稳恒电路和交流电路（教材第五章）（电磁学的应用）
物 理
通
物
论
普
——杨振宁 摘自《杨振宁演讲集》南开大学出版社 1989 第146页“谈谈物理学研究和教学”
唯象理论
理论物理
理论体系
学习电磁学（普通物理学）要注意体会物理学家们怎样设计实 验以及从大量实验现象总结得到物理规律，并设计实验验证理 论的过程，从而学会提出问题、分析问题和解决问题的方法。
Never calculate without first knowing the answer. —— John . A. Wheeler
南洋理工大学的《高等研究所通讯特刊》2013年11月号
绪 论
一 电磁学的主要内容
电磁学：研究物质电磁运动规律及其应用的学科。
真空和介质中的静电场
（教材第一章和第四章）
二 电磁学 (普通物理)与电动力学（理论物理） 的关系
1. 从本科物理课程内容之间的联系角度看
热学 (分子运动论) 统计力学 Fermi，Bose 经典力学 （牛顿力学） Heisenberg
5%
平时总评成绩
5% 15% 40% 40%
能正确回答指定课后思考题，平时总评成绩加1分！ 能问出一个可以上ppt的问题，平时总评成绩加2分！
期末总评成绩
学习时效统计
24小时后还能记住的内容： 听课 阅读 练习 备课
～
四 教学安排
5%
～10%
～
30% 90%
～
让大家自己写小结的原因或目的： A. 学习时效； B. 形成自己的观点和理解。
五 几点需要说明的问题
1. 能否预告下次课内容？ 2. 课程进度过快？
中学阶段，我们一般只学习10门左右的课程，而且 主要讲授一般性的基础知识。 大学四年需要学习的课程在40门以上，每一个学期 学习的课程都不相同，内容量大，因而学习任务远 比中学重得多。 中学：老师领着学、看着学。 大学：老师引导下的学生自学。 “师傅领进门，修行在个人”
这个传统的教法（中国的教育方法）是，一步步的教，一步步 的学…。习惯于一步步严格地学习，这当然是有好处的；但另 一种方法也不能排除，可以说是一种渗透性的学习方法（美国 的教育方法）。你看一个东西不太懂，但多看几次以后，就会 不知不觉得吸收进去了。这是一种很重要的学习方法。尤其是 搞前沿科学的，这是必要的，不可少的学习方法之一。… 怎样改进传统的教育方法呢？这涉及到整个社会风气，因 而是件困难的事。这件事如果做成功，也是一种革命。这是个 比在一门学问里面创造新的学问还要难得多的事。这是根深蒂 固的事，不是一两天能改过来的。只能每一个人从自己做起， 了解到掌握两种学习方法的必要性，回去教书的时候再去影响 自己的学生。 ——杨振宁 摘自《杨振宁演讲集》南开大学出版社 1989 第128页 “谈谈学习方法”
一 课程概况
教材：新概念物理教程 《电磁学》（第二版）， 赵凯华、陈熙谋， 高等教育出版社，2006
主讲教师： 夏向军 办公室： 九号楼1206室 QQ：370048061
二 参考资料
加群请注明: 学号，姓名！ 群内实名制，群昵称统 一为:学号姓名， 例：2015210098张鹏
1. 麻省理工学院电磁学网上课程
光学
Maxwell 电磁学 电动力学
3. 从方法论的角度看
物理实验与现象
理
理
很多学生在学习中形成一种印象，以为物理学就是一些演算。 演算是物理学的一部分，但不是最重要的部分。物理学最重 要的部分是与现象有关的。绝大部分物理学是从现象中来的。 现象是物理学的根源。一个人不与现象接触不一定不能做重 要的工作，但是他容易误入形式主义的歧途；他对物理学的 了解不会是切中要害的。
SU (2) U (1) 的弱电统一理论
（1979）
GUT ( SU (5) ?, SO(10) ?) (强、弱、电统一理论 )
（1999） 对称性自发破缺 强、弱电相互作用分离
引力相互作用 （广义相对论）
对称性自发破缺 弱、电相互作用分离
（1965）
弱相互作用理论
（2008）
量子电动力学（电磁学的量子理论）
经典极限 动量和能量 转移较小
SU (3)强相互 作用理论
SU (2) U (1) 的弱电统一理论
（2004） （1979） (1956)
经典电磁学理论
四 电磁学与其他学科的关系
中科大所有专业必修72学时的《电磁学》
五 怎样学好电磁学（物理学）
多思考
提出一个问题往往比解决一个更重要。因 为解决问题也许仅是一个数学上或实验上 的技能而已，而提出新的问题，却需要有 创造性的想像力，而且标志着科学的真正 进步。 ——爱因斯坦
其实在从事科学研究方面，当达到了某种技术层面，大家 的专业技能都是旗鼓相当的。比如说，做理论物理研究，你的 推导能力比较好；做实验物理研究，你操作仪器的能力比较好。 到了一定层次，这种厉害的人已经多如牛毛。但是为什么最终 有些人能够更上一层楼，这个决定性因素其实超出了物理学的 知识范畴，就是需要具有一种品味，因为大家能力都很接近， 都在竞争，前面都摆着比如十条路，然后我选择这条路，你选 择另外一条。最后的结果一般只有一个人成功，而且往往从技 术层面上说，最后成功的这个人并不一定那么厉害，他的成功 是因为他选择了正确的方向。 ————张首晟
学习物理学最重要的是要学会建立正确的直观的物理图像，大 家要从普通物理学的学习中开始有意识的培养这方面的能力！
三 电磁学在物理学中的地位
1. 从自然界基本物质形态角度看
2. 从物质结构层次看 亚原子 （10 15 m） 强、弱相互作用起主要作用
10
微观
三个基本结构层次
粒子 基 本 物 质 形 态 场 电磁场中我们将第一次接触 和学习场（经典电磁场）的 概念！
WaБайду номын сангаасter Lewin
2.
4. 3.
The Feynman Lectures on Physics: Mainly Electromagnetism and Matter ,Volume 2
（北师大用书） 内容精炼，浅显易懂
（中科大用书） 数学讨论深入严谨
5.
三 教学方式与成绩评定
教师课程讲授 学生课堂学习 教学环节 课后辅导答疑 每章小结 平时作业 期中考试 期末考试 电磁学习题解答在上册。答案并不全对。 课上思考题 课后思考题 课堂提问
网址： /OcwWeb/Physics/8-02Electricity-andMagnetismSpring2002/CourseHome/index.htm 丰富的演示实验视频；物理图象清楚；澄清了一些连国际知名教授 们都容易混淆的问题。
欢迎大家在QQ群里讨论 学习中遇到的问题！
4. 希望老师总结重点？
中学学习强调知识的积累。 学习的目的不是要积累知识，而是要创造新的知识。 创造力比知识更重要！ 大学不仅要学习知识，比知识积累更重要的是思想、 学术见解、学术探索精神和学术创造能力的培养。 要对一门学问（课程）形成自己的观点和看法!
……我对于他的看法是：尽管他吸收了很多东西，可是 他没有发展成一个 taste。这就是我所以觉得他的前途 发展不能采取最乐观态度的基本道理。学一个东西不止 是要学到一些知识，学到一些技术上面特别的方法，而 是更要对它的意义有一些了解，有一些欣赏。假如一个 人在学了量子力学以后，他不觉得其中有的东西是重要 的，有的东西是美妙的，有的东西是值得跟人辩论得面 红耳赤而不放手的，那我觉得他对这个东西并没有学进 去。他只是学了很多可以参加考试得很好分数的知识， 这不是真正做学问的精神。他没有把问题里面最基本的 价值掌握住。学一个学科，不止是物理学，不但要掌握 住它们里面的知识、定理和公理，更是要掌握这些知识、 定理和公理的意义、精神及其重要性，等到你觉得这些 东西重要到一个程度时，你才是真正把这些东西吸收进 去了。 ——杨振宁 《杨振宁演讲集》 南开大学出版社 P88
3. 提纲性的内容放到结尾？
我觉得学习有两个办法。一个办法就是按部就班的；一个办法 是渗透性的。什么叫渗透性的呢？就是你还不太懂的时候，在 好像乱七八糟的状态之下，你就学习到了很多的东西。中国传 统的教育方法就是按部就班的学法，这确实有它的好处。我想 假如我对一组美国学生谈话，我就会讲你们应该多学习一些按 部就班的方法。可是对中国来的学生，我想一个好的建议是不 要怕不按部就班的学法，不要怕渗透性的学法。因为很多东西 常常是在不知不觉中，经过一个长时期的接触，就自己不知道 什么时候已经懂了。这个学习方法是很重要的。 ——杨振宁 摘自《杨振宁演讲集》南开大学出版社 1989 第71页“关于做学问方法的几点建议”
原子与分子( 10 宏观 宇观
m)
电磁相互作用 起主要作用
9 介观：纳米（10 m ）尺度
引力相互作用起主要作用
从人的尺度和眼界看，丰富的自然物质世界形成的 其主要原因在于电磁相互作用。 + Pauli不相容原理
3. 从基本相互作用角度看
量子规范理论
终极理论？
全新的基 本原理？
上帝粒子？ 诺贝尔物 理学奖？
“三多”
多讨论
多练习