清华大学物理系普通物理电磁学(1)

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普通物理学之电磁学

普通物理之电磁学电磁学是物理学的一个分支。

广义的电磁学可以说是包含电学和磁学，但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。

主要研究电磁波，电磁场以及有关电荷，带电物体的动力学等等。

电磁学综述电磁学是研究电磁和电磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。

根据近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。

所以，电磁学和电学的内容很难截然划分，而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。

早期，由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，同时也由于磁学本身的发展和应用，如近代磁性材料和磁学技术的发展，新的磁效应和磁现象的发现和应用等等，使得磁学的内容不断扩大，所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。

电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。

这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。

麦克斯韦电磁理论的重大意义，不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等)，而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。

电子的发现，使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来，洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应，统一地解释了电、磁、光现象。

和电磁学密切相关的是经典电动力学，两者在内容上并没有原则的区别。

一般说来，电磁学偏重于电磁现象的实验研究，从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律；经典电动力学则偏重于理论方面，它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础，研究电磁场分布，电磁波的激发、辐射和传播，以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题，也可以说，广义的电磁学包含了经典电动力学。

《普通物理实验电磁学部分》教案

5
教段学
手
参考资料
启发式
1、吕斯骅，段家怟.程.合肥：中国科学技术大学出版社， 2002. 3、张兆奎，缪连元，张立.大学物理实验.上海：华东理工大学出版社，1999. 4、李秀燕.大学物理实验.北京:科学出版社，2001. 5、李平舟，陈秀华，吴兴林.大学物理实验.西安；西安电子科技大学出版社，2002.
3. 电磁铁的励磁电流 IＢ的最大直流为 1 A，不要过热。 4. 调节 IＢ和 IＨ时，应只合上相应的开关。记录数字电压表上的 UＨ数值和 IＨ数值后，立即断开开关 K２、K１或 K３，以防电磁铁
过热。
教学内容提要
时间分配
1. 学生预习
学生自己安排
2. 预习提问
5ˊ
3. 教师讲述要点
10ˊ
4. 学生操作，记录数据，教师辅导
习
为了安全运行，这些措施又受到哪些条件限制？
、
3. 书写实验报告。
段教
学
手
启发式
4
参
考
1、吕斯骅，段家怟.基础物理实验.北京:北京大学出版社，2002.
资
料
2、杜义林.大学实验物理教程.合肥：中国科学技术大学出版社，
2002.
3、张兆奎，缪连元，张立.大学物理实验.上海：华东理工大学出
版社，1999.
4、大学物理实验. 5、大学物理实验.
1、吕斯骅，段家怟主编. 2、杜义林主编. 3、张兆奎，缪连元，张立主编. 4、李秀燕主编. 5、李平舟，陈秀华，吴兴林主编.
出版社及出版时间
出版社及出版时间
高等教育出版社，2000
1、北京:北京大学出版社，2002. 2、合肥：中国科学技术大学出版社，2002 3、上海：华东理工大学出版社，1999. 4、北京:科学出版社， 2001 5、西安；西安电子科技大学出版社，2002

清华大学工程物理系课程表

课程号：00320012课程名：世界能源的困境与出路 Seek Ways to Solve Energy Crisis学时：32 学分：2 开课院系：工物系开课教师：贾宝山从利用薪炭燃料跨入到利用化石燃料，导致了人类发展史上的第一次工业革命。

人类精神文明和物质文明的推进对能源需求的高速增长，石油、煤、天然气等不可再生化石燃料的快速消耗及显现出的能源短缺，地球上以争夺石油等资源未背景所发生的战争，向人类敲响了必须从根本上解决能源供应问题的警钟。

什么是化石燃料的可替代能源？水能、太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能、波浪能、海水温差等，哪个是人类能源供应的顶梁柱？人类能否一劳永逸地解决能源供应地问题？这些将作为新生研讨课地主义内容。

课程说明及先修课要求：新生研讨课课程号：00320021课程名：等离子体技术及应用 Plasma Technology and Applications学时：16 学分：1 开课院系：工物系开课教师：包成玉李和平等离子体的研究在科学研究领域是一个十分活跃的领域，有着广泛的应用。

课程共分8章。

第一章，概论，内容包括等离子体的基本概念，等离子体的特性，等离子体的分类，等离子体的产生方法和等离子体的主要应用领域简介。

本章由教师主讲。

其余7章均为等离子体应用专题，由学生主讲。

第二章，等离子体在能源科学中的应用（包括磁约束和惯性约束核聚变）；第三章，等离子体在消毒灭菌中的应用；第四章，等离子体在环境治理中的应用（包括汽车和工厂排放的尾气治理，核废料处理）；第五章，等离子体在微纳米材料合成中的应用（包括生物相容性材料和储能材料）；第六章，等离子体在材料表面处理（包括喷涂、表面改性）中的应用。

第七章，等离子体在微电子工业中的应用及等离子体显示技术；第八章，航空航天领域中的等离子体推进技术。

课程号：00320032课程名：等离子体、激光与电子束 Plasma,Laser and E-beam学时：32 学分：2 开课院系：工物系开课教师：蒲以康唐传祥该课程以讨论国内外相关领域前沿进展为主线，采用深入浅出的方式讲述相关物理基本概念和基本试验手段。

大学物理《电磁学》PPT课件

2 2 B Bx B y 0.1T
Bz tan 0.57 Bx
300
～1012T ～106T ～7×104T ～0.3T ～10-2T ～5×10-5T ～3×10-10T
资料
原子核表面中子星表面目前最强人工磁场太阳黑子内部太阳表面地球表面人体
2.电场与磁场的相对性
S应线是闭合的，因此它在任意封闭曲面的一侧穿入，必在另一侧全部穿出。
↑载流螺线管的磁感应线 ←载流直导线的磁感应线比较
1 e E dS
S
0
Q
dV
静电场中高斯定理反映静电场是有源场；
m B dS 0
安培演示电流相互作用的装置（复制品）
电流与电流之间的相互作用
I
F F
I
电流与电流之间的相互作用
I F
F
I
磁场对运动电荷的作用
电子束
+
磁场对运动电荷的作用
电子束
S N
+
我们得把问题引向一个更深的层次思想深邃的科学家自问：磁铁究竟是什么？如果磁场是由电荷运动激发的，那么来自一块磁铁的磁场是否也可能是由于电流的的效果呢？安培用通电螺线管很好地模拟了一个磁针：
①方向：曲线上一点的切线方向和该点的磁场方向一致。 ②大小：
磁感应线的疏密反映磁场的强弱。
B
③性质： •磁感应线是无头无尾的闭合曲线，磁场中任意两条磁感应线不相交。 •磁感应线与电流线铰链通过无限小面元dS 的磁感应线数目dm与dS 的比值称为磁感应线密度。我们规定磁场中某点的磁

2

《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。

大学物理C1、C2(University Physics C1、C2

（三）环境土木类大学物理C1、C2（University Physics C1、C2）一、课程说明：课程编号：080J33Y、080J34Y学分数：3、3 总学时：51、51 学时分配：讲课51（讲课34+自主学习17）、讲课51（讲课34+自主学习17）适用专业：教育技术、化学、信息与计算科学等专业先修课程：高等数学二、课程教学目的和任务：掌握物理学的基本知识和基本规律，并学会用物理学的基本原理来分析自然现象和有关的工程技术问题，为专业课的学习打好物理基础。

并初步学习科学的思维方法和研究问题的方法。

三、课程教学基本内容：内容简介：牛顿力学、热学、电磁学、振动和波、波动光学。

基本内容：绪论（1学时）第一册力学（20学时）1、质点运动学（3学时）理解：质点运动学的几个基本概念掌握：匀加速运动、抛体运动、圆周运动理解：相对运动、伽利略变换2、质点动力学（10学时）理解：牛顿运动定律、技术中常见的几种力和基本自然力掌握：应用牛顿定律解题理解：惯性系和非惯性系、惯性力掌握：冲量和动量定理、动量守恒定律掌握：质点的角动量、角动量守恒定律掌握：功、动能定理、保守力、势能、功能原理、机械能守恒定律理解：守恒定律的意义3、刚体的转动（7学时）理解：刚体的定轴转动掌握：刚体定轴转动定律、转动惯量计算、转动中的功和能、刚体的角动量和角动量守恒定律习题课：三大定律、运动定理、牛顿定律、运动学、刚体的转动（2学时）第二册热学（15学时）1、气体分子运动论（6学时）掌握：平衡状态、理想气体状态方程掌握：理想气体的压强和温度掌握：能量均分定理理解：麦克斯韦速率分布律、波耳兹曼分布定律了解：实际气体等温线、范得瓦耳斯方程掌握：气体分子的平均自由程2、热力学的物理基础（9学时）理解：准静态过程掌握：功、热量、热力学第一定律、热容量、理想气体的绝热过程掌握：循环过程、卡诺循环、致冷循环理解：自然过程的方向、不可逆性的相互沟通、热力学第二定律及其微观意义、玻耳兹曼熵公式及熵增加原理了解：克劳修斯熵公式习题课：气体分子运动论、热力学定律（2学时）第三册电磁学（38学时）1、静电场（10学时）掌握：库仑定律、电场、电场强度、高斯定理、电势差和电势理解：电势梯度掌握：静电势能2、静电场中的导体和电介质（6学时）理解：静电场中的导体、电介质对电场的影响、电介质的极化掌握：D的高斯定理、电容器、电容、电容器的能量和电场的能量3、稳恒电流（4学时）理解：电流密度、稳恒电流掌握：欧姆定律和电阻、电动势、有电动势的电路了解：电路的一种经典微观图象4、稳恒磁场（8学时）掌握：磁力和磁场、磁感应强度、毕奥—萨伐尔定律、磁场高斯定理和安培环路定理、带电粒子在磁场中的运动、载流导线在磁场中受力理解：霍耳效应5、物质的磁性（4学时）理解：磁介质对磁场的影响、磁介质的磁化掌握：H的环路定理了解：铁磁质6、电磁感应（6学时）理解：法拉第电磁感应定律掌握：动生电动势、感生电动势和感应电场、互感、自感、磁场能量习题课：静电场、及导体和电介质、稳性磁场、电磁感应（2学时）第四册波动与光学（28学时）1、振动（6学时）理解：简谐振动的描述掌握：旋转矢量和振动的相位、简谐振动的动力学方程、简谐振动的能量理解：阻尼振动、受迫振动、共振、同一直线上振动合成、相互垂直的振动合成了解：谐振分析2、波动（6学时）理解：机械波的形成掌握：波的周期性和波速、简谐波的波函数、波的能量、能流密度理解：波动方程、惠更斯原理、波的干涉、驻波了解：多普勒效应、声波2、光的干涉（6学时）理解：普通光源发光微观机制的特点、获得相干光的方法掌握：光程和光程差、薄膜干涉（一）、（二）理解：迈克耳逊干涉仪了解：光的空间相干性和时间相干性3、光的衍射（4学时）理解：光的衍射图样和惠更斯——菲理耳原理掌握：单缝的夫琅和费衍射、光栅衍射、光栅光谱理解：光学仪器的分辨本领了解：X射线的衍射4、光的偏振（6学时）理解：自然光和偏振光掌握：起偏和检偏、马吕斯定律、反射和折射对光的偏振理解：双折射现象、偏振光的干涉了解：椭圆偏振光和圆偏振光、人工双折射、旋光现象习题课：光的干涉、衍射、偏振（2学时）四、教学方法本课程主要内容以教师主讲为主。

北京大学811普通物理 (含力学、电磁学、热学)考研参考书、历年真题、复试分数线

二、北京大学 811 普通物理 (含力学、电磁学、热学)考研复试分数线
根据教育部有关制订分数线的要求，我校按照统考生、联考生等不同类型分别确定复试基本分数线。考生能否进入复试以各院系所规定的各项单科成绩和总成绩确定的复试名单为准。
专注中国名校保（考）研考博辅导权威
我校将按照德、智、体全面衡量，择优录取，保证质量，宁缺毋滥的精神和公开、公正、公平的原则进行复试与录取工作。
一、复试基本分数线：
（1）、统考：
考试科目学科门类
政治
哲学 (01)
50
经济学 (02)
55
法学 (03)
50
教育学 (04)
50
外语
50 55 50 50
数学
90 90 90
专业课
90 90 90 180
文学 (05)
50 50
90
历史学 (06)
50 50
180
理学 07)
50 50
专注中国名校保（考）研考博辅导权威
电动力学简明教程俞允强北京大学出版社电动力学郭硕鸿高等教育出版社固体物理学黄昆、韩汝琦高等教育出版社原子核物理卢希庭原子能出版社物理宇宙学徐遐生著李太枫、郑经武译天体物理学李宗伟、肖兴华高等教育出版社
三、2015 北京大学 811 普通物理 (含力学、电磁学、热学)考研参考书
力学钟锡华、周岳明北京大学出版社热学刘玉鑫北京大学出版社电磁学陈秉乾、王稼军北京大学出版社光学与近代物理陈熙谋北京大学出版社量子力学导论曾谨言北京大学出版社量子力学教程曾谨言科学出版社电动力学简明教程俞允强北京大学出版社电动力学郭硕鸿高等教育出版社热力学与统计物理汪志诚高等教育出版社

普通物理(A)

普通物理（A）第一篇力学基础质点运动学矢径；运动方程；位移；平均速度；瞬时速度；平均加速度；瞬时加速度；速率；切向加速度；法向加速度；角位移；角速度；角加速度；位移和速度的相对性；质点动力学惯性参照系；牛顿运动定律；功；瞬时功率；质点动能定理；质点系动能定理；重力势能；弹性势能；保守力；功能原理；机械能守恒与转化定律；动量冲量动量定理；动量守恒定律刚体的转动角速度矢量；转动动能；转动惯量；力矩转动定律；力矩；力矩的功；定轴转动中的转动动能定律；角动量和冲量矩角动量守恒定律；质点的角动量；质点的角动量定理；刚体的角动量；冲量矩；角动量定理；角动量守恒定律第二篇机械振动和波机械振动简谐振动运动学特征；简谐振动动力学分析；简谐振动方程；简谐振动过程中的位移、速度、加速度，简谐振动过程中的振幅、角频率、频率、位相、初位相；相位差；同相和反相；旋转矢量表示法；谐振动的能量；谐振动的合成；同方向同频率谐振动的合成机械波机械波的产生与传播；面简谐波波动方程；波的能量能流密度；波的干涉现象；波的干涉条件；驻波；多普勒效应第三篇热学气体动理学理论理想气体的状态方程；理想气体的压强和温度公式；理想气体分子的平均平动动能；理想气体的温度公式；方均根速率；能量均分定理理想气体的内能；能量按自由度均分定理；麦克斯韦分子速率分布定律；最概然速率；平均速率；气体分子的平均碰撞频率和平均自由程；热力学基础准静态过程；准静态过程的功；热量；内能；热力学第一定律；摩尔热容量；气体定容摩尔热容量；气体定压摩尔热容量；热力学第一定律的应用；绝热过程；循环过程；循环效率；卡诺循环；卡诺循环效率；热力学第二定律第四篇电磁学真空中的静电场电场；电场强度；点电荷的电场；任意带电体的场强计算公式；场强迭加原理；电通量；高斯定理；高斯定理的应用；静电场的环路定理电势；电势差；电势迭加原理；点电荷的电势；任意带电体的电势计算公式；场强与电势的关系静电场中的导体和电介质静电场中的导体；静电平衡条件；静电平衡时导体上电荷分布；静电平衡时导体表面场强；导体的电容电容器；电容器的能量公式；电场的能量密度；电场的能量稳恒磁场磁场对电流的作用磁场磁感应强度；磁通量；磁场的高斯定理；毕奥—萨伐尔定律；安培环路定理及应用；安培力安培定律；均匀磁场中载流线圈的磁力矩；磁力的功；洛仑兹力；霍耳效应；电磁感应电磁感应定律；感应电动势；楞次定律；动生电动势；感生电动势；自感和互感；磁场的能量电磁场理论的基本概念电磁振荡位移电流；位移电流的磁场；麦克斯韦方程组的积分形式；平面电磁波及性质；电磁波速度；电磁波的能量蜜度第五篇光学光的干涉相干光及获得光程差；杨氏双缝干涉；薄膜干涉劈尖干涉牛顿环；迈克尔逊干涉仪光的衍射惠更斯—菲涅耳原理；夫琅和费单缝衍射；光栅衍射；圆孔衍射光学仪器的分辨率光的偏振自然光和偏振光；部分偏振光；马吕斯定律；布儒斯特定律第六篇近代物理基础狭义相对论基础伽利略变换经典力学的时空观；狭义相对论的相对性原理；光速不变原理；洛仑兹坐标变换；洛仑兹速度变换；长度收缩；时间膨胀；同时性的相对性；狭义相对论的时空观；狭义相对论的动力学基础量子光学基础热辐射基尔霍夫定律；斯特藩玻尔兹曼定律；维恩位移定律；能量量子化；光电效应爱因斯坦方程；康普顿效应原子的量子理论玻尔的氢原子理论；实物粒子的波粒二象性；测不准关系；波函数薛定谔方程；一维无限深势阱；参考教材：《普通物理学》（1-3册）（第五版），程守洙、江之永主编，高等教育出版社；《普通物理学》（1-3册）（第四版），马文蔚主编，高等教育出版社；。

《普通物理学》(一) 课程教学大纲

《普通物理学》（一）（上）课程教学大纲课程代码：00081002课程类别：通识教育课程授课对象：电子信息科学与技术、测控技术与仪器、热能与动力工程、建筑环境与设备工程等全校理工类专业开课学期：第一学年第二学期和第二学年第一学期主讲教师：晏世雷、李成金、江美福、钱铮、须萍、朱天淳、冯秀舟、陈钢等指定教材：过祥龙，董慎行，晏世雷《基础物理学》（上下册，第二版），苏州大学出版社，2003年8月教学目的：本课程是理、工类非物理专业的一门基础课，其任务使学生掌握物理学所研究的机械运动、分子热运动、电磁运动以及微观体系的运动等各种规律，掌握物理学的基本定律、基本理论，了解物理学的应用，提高学生的科学素质，为后续课程的学习奠定基础。

本课程为一学年的教学任务，《普通物理学》（二）（上）主要涉及力学、电磁学的教学内容，共72学时，4个学分。

第一章质点运动学1．教学内容描述质点运动状态的物理量、运动的相对性。

2．教学要点使学生掌握位置矢量、速度、加速度等物理量，掌握直线运动、圆周运动规律，理解相对运动。

第二章质点动力学1．教学内容牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律。

2．教学要点使学生掌握牛顿三定律及其应用，掌握动量、冲量概念，掌握动量定义、动量守恒定律。

第三章机械能守恒1．教学内容功、动能、势能等概念、动能定理、功能原理、机械能守恒定律。

2．教学要点使学生掌握质点在运动过程中所遵循的动能定理、功能原理，掌握机械能守恒及其应用。

第四章刚体的定轴转动1．教学内容刚体运动分类、角动量、转动惯量的概念、转动定律、角动量守恒定律。

2．教学要点使学生掌握刚体定轴转动的动能、角动量概念，掌握转动定律、角动量定理及角动量定恒定律，掌握力矩的功。

第五章流体力学1．教学内容理想流体的定常流动、连续性方程、伯努利方程。

2．教学要点使学生理解理想流体的定常流动，掌握伯努利方程。

第六章振动1．教学内容简谐振动的描述、动力学方程、能量，同方向简谐振动的合成，相互垂直的两个简谐振动的合成，阻尼振动、受迫振动。

大学物理电磁学

大学物理：电磁学电磁学是物理学的一个分支，主要研究电磁现象、电磁辐射、电磁场以及它们与物质之间的相互作用。

在本文中，我们将探讨电磁学的基本概念、历史背景、研究领域以及在现实生活中的应用。

一、基本概念1、电荷与电荷密度电荷是物质的一种属性，它可以产生电场。

电荷分为正电荷和负电荷。

电荷的分布可以用电荷密度来描述，它表示单位体积内所包含的电荷数量。

2、电场与电场强度电场是空间中由电荷产生的力线所形成的场。

电场强度是描述电场强弱的物理量，它与电荷密度有关。

3、磁场与磁感应强度磁场是由电流或磁体产生的场。

磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，它与电流密度和磁场中的电荷有关。

4、电磁波电磁波是由电磁场产生的波动现象，它包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。

二、历史背景电磁学的研究可以追溯到17世纪和18世纪，当时科学家们开始研究静电和静磁现象。

19世纪初，英国物理学家迈克尔·法拉第发现了电磁感应定律，即变化的磁场可以产生电流。

1864年，英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦将法拉第的发现与自己的研究结合起来，提出了著名的麦克斯韦方程组，预言了电磁波的存在。

三、研究领域1、静电学：研究静止电荷所产生的电场、电势、电容、电导等性质。

2、静磁学：研究静止磁场以及磁体和电流所产生的磁场和磁场分布。

3、电磁感应：研究变化的磁场和电场以及它们之间的相互作用和变化规律。

4、电磁波：研究电磁波的产生、传播、散射、反射和吸收等性质以及在各种介质中的行为。

四、应用电磁学在现实生活中有着广泛的应用，如：1、电力工业：利用电磁感应原理发电、输电和用电。

2、通信工程：利用电磁波传递信息，包括无线电通信、微波通信、光纤通信等。

3、电子技术：利用电磁学原理制造电子设备，如电视机、计算机、雷达等。

4、磁悬浮技术：利用磁力使物体悬浮，减少摩擦和能耗。

5、医学成像：利用电磁波和磁场进行医学诊断和治疗。

大学物理《电磁学》PPT课件

一、磁的基本现象 1．磁现象的初期认识我国是世界上最早发现和应用磁现象的国家之一，早在公元前300百年就发现磁铁吸引铁的现象。在十一世纪我国已制造出指南针（司南） (compass)。《山海经》中有“山中有磁石者，必有赤金。”《水经注》记载，秦始皇的阿房宫有 “北阙门”用磁石做成的，以防刺客。
S
B
m BS
②均匀磁场，S 法线方向与磁场方向成角
S

n
B
m BS cos B S
③磁场不均匀，S 为任意曲面 d m BdS cosθ B dS ④S 为任意闭合曲面
S
m B dS
S
m BdS cos θ B dS
一位专栏作家幽默地评论道：
正当全世界都在为人们成双成对庆贺的时候，物理学家却为他们找到了孤独的磁单极子而欢呼雀跃！
斯坦福大学的这个探测结果只是一个不能重现的孤立事件，在没有其它实验室认同的情况下，是不能作为对磁单极子的认定结论的。
所有磁现象可归结为
产
运动电荷 A
生
A的磁场
作
用于
+
运动电荷 B
2 2 B Bx B y 0.1T
Bz tan 0.57 Bx
300
～1012T ～106T ～7×104T ～0.3T ～10-2T ～5×10-5T ～3×10-10T
资料
原子核表面中子星表面目前最强人工磁场太阳黑子内部太阳表面地球表面人体
2.电场与磁场的相对性
S1
m B dS 0
S2
磁感应线是闭合的，因此它在任意封闭曲面的一侧穿入，必在另一侧全部穿出。

大学物理((一)(二)课程描述

车辆工程专业课程描述课程名称：大学物理㈠课程编号：0911xk05课程学分： 3 学时：54前期课程:高等数学课程简介以物理学基础为内容的大学物理课程，是理工科各专业学生一门重要的通识性的必修基础课。

大学物理课程既为学生打好必要的物理基础，又在培养学生科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神、创新意识等方面，具有其他课程不能替代的重要作用。

教学要求1. 使学生对物理学所研究的各种物质运动形式以及它们之间的联系有比较全面和系统的认识;对大学物理课中的基本理论、基本知识能够正确地理解,并且有初步应用的能力。

2. 通过教学环节,培养学生严肃的科学态度和求实的科学作风。

根据本课程的特点,在传授知识的同时加强对学生进行能力培养,如通过对自然现象和演示实验的观察等途径,培养学生从复杂的现象中抽象出带有物理本质的内容和建立物理模型的能力、运用理想模型和适当的数学工具定性分析研究和定量计算问题的能力以及独立获取知识与进行知识更新的能力,联系工程实际应用的能力等。

3. 在理论教学中,要根据学生情况精讲基本内容,有些内容可安排学生自学或讨论,并要安排适当课时的习题课;要充分利用演示实验、录像等形象化教学手段,应尽量发挥计算机多媒体在物理教学中的作用,以提高教学效果。

在教学过程中,还要处理好与中学物理的衔接与过渡,一方面要充分利用学生已掌握的物理知识,另一方面要特别注意避免和中学物理不必要的重复。

在与后继有关课程的关系上,考虑到本课程的性质,应着重全面系统地讲授物理学的基本概念、基本规律和分析解决问题的基本方法,不宜过分强调结合专业。

教学内容(一)力学1.质点运动学2.质点动力学3.刚体的运动要求:力学是大学物理教学内容中最基本、最重要的部分,它是学习大学物理其它部分以及许多后继课程所必须具备的基础知识。

教学中要充分利用学生已有的力学基础,避免简单重复;要应用高等数学工具,在新的高度讲授力学概念和规律。

大学物理1教学大纲

《大学物理Ⅰ》教学大纲课程名称：大学物理Ⅰ课程编号：课程类别：专业基础课/必修课学时/学分：60学时/3学分开设学期：第二学期开设单位：物理与机电工程学院适用专业：电气工程及其自动化说明一、课程性质与说明1．课程性质专业基础课/必修课2．课程说明物理学的研究对象具有极大的普遍性，它的基本理论渗透在自然科学的一切领域，广泛地应用于生产技术的各个部门，它是自然科学和工程技术的基础，也是许多高新技术发展的源泉和先导。

因此，《大学物理》课程是理工科各专业学生的一门重要必修基础课。

以物理学为基础的大学物理课程主要包括：力学、振动和波动、热学、电磁学、光学、狭义相对论基础、量子物理基础等基础知识，以及它们在现代科学技术中的应用等。

通过大学物理课程的教学，应为学生进一步学习打下坚实的物理基础。

在教学过程中，要注意培养学生树立科学的自然观和辨证唯物主义世界观，培养学生科学思维和分析解决问题的能力，以及学生的探索精神与创新意识。

二、教学目标1. 学习和理解物理学观察、分析和解决问题的思想方法，培养、提高学生的科学素质,激发对科学的求知欲望及创新精神。

2. 系统地掌握必要的物理学基础知识及其基本规律,能运用经典物理学的理论对力、热、电、磁、光等学科的基本问题作初步的解释、分析和处理。

3. 对物理学的基本概念、基本理论、基本方法能够有比较全面和系统的认识和正确的理解，将微积分知识具体地、灵活地应用于物理问题之中，培养学生分析、解决实际问题的能力，并为后继课程的学习作必要的知识准备。

4. 了解各种理想物理模型，并能够根据物理概念、问题的性质和需要，抓住主要因素，略去次要因素，对所研究的对象进行合理的简化。

5. 了解近代物理学的有关基础知识。

三、学时分配表建议本课程以课堂讲授为主，采用启发式教学法。

教学中可充分利用录像、演示实验及多媒体等手段。

为加强学生对所学内容的理解，掌握解题方法、技巧，教师应推荐相应的参考书，课后留作业，按时辅导答疑。

大学物理电磁学公式总结汇总

大学物理电磁学公式总结汇总普通物理学教程大学物理电磁学公式总结，下面给大家整理了关于大学物理电磁学公式总结，方便大家学习大学物理电磁学公式总结1定律和定理1. 矢量叠加原理：任意一矢量可看成其独立的分量的和。

即：=∑ (把式中换成、、、、、就分别成了位置、速度、加速度、力、电场强度和磁感应强度的叠加原理)。

2. 牛顿定律：=m (或= );牛顿第三定律：′= ;万有引力定律：3. 动量定理：→动量守恒：条件4. 角动量定理：→角动量守恒：条件5. 动能原理：(比较势能定义式：)6. 功能原理：A外+A非保内=ΔE→机械能守恒：ΔE=0条件A 外+A非保内=07. 理想气体状态方程：或P=nkT(n=N/V，k=R/N0)8. 能量均分原理：在平衡态下，物质分子的每个自由度都具有相同的平均动能，其大小都为kT/2。

克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其它影响。

开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响。

实质：在孤立系统内部发生的过程，总是由热力学概率小的宏观状态向热力学概率大的状态进行。

亦即在孤立系统内部所发生的过程总是沿着无序性增大的方向进行。

9. 热力学第一定律：ΔE=Q+A10.热力学第二定律：孤立系统：ΔS0(熵增加原理)11. 库仑定律：(k=1/4πε0)12. 高斯定理：(静电场是有源场)→无穷大平板：E=σ/2ε013. 环路定理：(静电场无旋，因此是保守场)θ2Ir P o Rθ1I14. 毕奥—沙伐尔定律：直长载流导线：无限长载流导线：载流圆圈：，圆弧：电磁学1. 定义：= /q0 单位：N/C =V/mB=Fmax/qv;方向，小磁针指向(S→N);单位：特斯拉(T)=104高斯(G)① 和：=q( + × )洛仑兹公式②电势：电势差：电动势：( )③电通量：磁通量：磁通链：ΦB=NφB单位：韦伯(Wb)Θ ⊕-q +qS④电偶极矩：=q 磁矩：=I =IS⑤电容：C=q/U 单位：法拉(F)乘自感：L=Ψ/I 单位：亨利(H)乘互感：M=Ψ21/I1=Ψ12/I2 单位：亨利(H)⑥电流：I = ; 乘位移电流：ID =ε0 单位：安培(A)⑦乘能流密度：2. 实验定律① 库仑定律：②毕奥—沙伐尔定律：③安培定律：d =I ×④电磁感应定律：ε感= –动生电动势：感生电动势：( i为感生电场)乘⑤欧姆定律：U=IR( =ρ )其中ρ为电导率3. 乘定理(麦克斯韦方程组)电场的高斯定理：( 静是有源场)( 感是无源场)磁场的高斯定理：( 稳是无源场)( 感是无源场)电场的环路定理：(静电场无旋)(感生电场有旋;变化的磁场产生感生电场)安培环路定理：(稳恒磁场有旋)(变化的电场产生感生磁场)4. 常用公式①无限长载流导线：螺线管：B=nμ0I② 带电粒子在匀强磁场中：半径周期磁矩在匀强磁场中：受力F=0;受力矩③电容器储能：Wc= CU2 乘电场能量密度：ωe= ε0E2 电磁场能量密度：ω= ε0E2+ B2乘电感储能：WL= LI2 乘磁场能量密度：ωB= B2 电磁场能流密度：S=ωV④ 乘电磁波：C= =3.0×108m/s 在介质中V=C/n，频率f=ν=波动学大学物理电磁学公式总结2概念(2113定义和相关公式)1. 位置矢量：，其5261在直角坐标系中：; 角位置：4102θ16532. 速度：平均速度：速率：( )角速度：角速度与速度的关系：V=rω3. 加速度：或平均加速度：角加速度：在自然坐标系中其中(=rβ)，(=r2 ω)4. 力：=m (或= ) 力矩：(大小：M=rFcosθ方向：右手螺旋法则)5. 动量：，角动量：(大小：L=rmvcosθ方向：右手螺旋法则)6. 冲量：(= Δt);功：(气体对外做功：A=∫PdV)mg(重力) → mgh-kx(弹性力) → kx2/2F= (万有引力) → =Ep(静电力) →7. 动能：mV2/28. 势能：A保= –ΔEp不同相互作用力势能形式不同且零点选择不同其形式不同，在默认势能零点的情况下：机械能：E=EK+EP9. 热量：其中：摩尔热容量C与过程有关，等容热容量Cv 与等压热容量Cp之间的关系为：Cp= Cv+R10. 压强：11. 分子平均平动能：;理想气体内能：12. 麦克斯韦速率分布函数：(意义：在V附近单位速度间隔内的分子数所占比率)13. 平均速率：方均根速率：;最可几速率：14. 熵：S=KlnΩ(Ω为热力学几率，即：一种宏观态包含的微观态数)15. 电场强度：= /q0 (对点电荷：)16. 电势：(对点电荷);电势能：Wa=qUa(A= –ΔW)17. 电容：C=Q/U ;电容器储能：W=CU2/2;电场能量密度ωe=ε0E2/218. 磁感应强度：大小，B=Fmax/qv(T);方向，小磁针指向(S→N)。

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9.2　课后习题详解一、复习思考题§9-1 电磁感应定律9-1-1 在下列各情况下，线圈中是否会产生感应电动势？何故？若产生感应电动势，其方向如何确定？（1）线圈在载流长直导线激发的磁场中平动，如图9-1-1（a ）、（b ）；（2）线圈在均匀磁场中旋转，如图（c ）、（d ）、（e ）；（3）在均匀磁场中线圈从圆形变成椭圆形，如图（f ）；（4）在磁铁产生的磁场中线圈向右移动，如图（g ）；（5）如图（h）所示，两个相邻近的螺线管1与2，当1中电流改变时，试分别讨论在增加与减少的情况下，2中的感应电动势．图9-1-1确定可能产生感应电动势的情况答：根据法拉第电磁感应定律，通过回路所包围面积的磁通量发生变化时回路中将产生感应电动势，感应电动势的方向可用楞次定律来确定，据此：（1）无限长载流导线的磁场距直导线为x 处的磁感应强度为：①在（a）的情况下，虽然线圈各点的磁场各不相同，但是线圈内的总磁通量与线圈的位置无关，无论线圈如何运动都不发生变化，因此线圈中不会产生感应电动势．当然，从局部来看，线圈中垂直于直长导线的两条边框会因切割磁感应线出现电磁感应，但是产生的感应电动势的方向都是自下而上，对整个线圈回路来说感应电动势由于方向相反而抵消，整体为零；②在（b）的情况下，线圈向远离直长导线的方向运动，线圈内磁场随x距离的增加而变小，磁通量也变少，发生了变化，因此线圈中会产生感应电动势；通过楞次定律判断，感应电动势的方向为顺时针方向．（2）①（c）的情况，如图示所标定的两个位置通过线圈内的磁通量是不同的．实线位置，线圈平面与磁场方向垂直，通过线圈的磁通量最大，而虚线位置，线圈平面平行磁场方向，通过线圈的磁通量为零；因此当线圈旋转时线圈内的磁通量发生变化，产生感应电动势，其方向会随着线圈旋转所达到的位置发生变化相应改变，如图示所标定的由实线位置旋转到虚线位置时，通过线圈的磁通量变少，感应电动势的方向为顺时针方向；此后由虚线位置继续旋转时，感应电动势的方向为逆时针方向；②（d）的情况，与（c）完全相同；③（e）的情况，线圈运动时其平面始终垂直磁场方向，线圈内的磁通量始终保持不变，所以线圈中不会产生感应电动势；（3）如图（f）所示，当线圈从圆形变成椭圆形的过程中，线圈面积逐渐减小，所包围的磁通量也就变少，于是线圈中产生了顺时针方向的感应电动势；（4）如图（g）所示，当线圈向右移动时，由于磁场越来越弱，通过线圈的磁通量也越来越少，线圈中会产生感应电动势，感应电动势的方向从左向右看为逆时针方向；（5）在图（h）中，当螺线管1中电阻的滑动头向左滑动时，螺线管1中的电流逐渐增大，所激发的磁场逐渐增强，通过螺线管2的磁通量增加，所以在螺线管2中将会产生逆时针方向的感应电动势；相反，当螺线管1中电阻的滑动头向右滑动时，类比可知，在螺线管2中有顺时针方向的感应电动势产生．9-1-2 将一磁铁插入一个由导线组成的闭合电路线圈中，一次迅速插入，另一次缓慢地插入．问：（1）两次插入时在线圈中的感应电动势是否相同？感生电荷量是否相同？（2）两次手推磁铁的力所作的功是否相同？（3）若将磁铁插入一不闭合的金属环中，在环中将发生什么变化？答：（1）①感应电动势：由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小有线圈中磁通量的变化率决定，迅速插入磁通量的变化率比缓慢地插入要大，因而迅速插入产生的感应电动势要大一些；②感生电量：在相同时间内通过导线截面的电荷量与导线回路所包围的磁通量的变化值成正比，而与磁通量变化的快慢无关，设线圈的电阻为R，磁铁插入前后线圈中磁通量分别为和，则感生电荷量均是，因此产生的感生电荷量相同．（2）手推磁铁的力所作功的大小与感应电动势在这段时间内所作的功相等，即由于迅速插入时磁通量的变化率比缓慢插入时的大，因此迅速插入时手推磁铁的力所作的功要比缓慢插入时大．（3）当磁铁插入金属环时，金属环所在空间的磁场发生了变化（由弱到强），因而会产生感生电动势，在金属环上有感生电场的存在，但由于金属环没有闭合，所以没有感应电流产生．9-1-3 让一块很小的磁铁在一根很长的竖直铜管内下落，若不计空气阻力，试定性说明磁铁进入铜管上部、中部和下部的运动情况，并说明理由．答：（１）磁铁处于铜管上部时：铜管中将产生感应电流，此时磁铁速度较小，产生的感应电流较小，磁铁受到的阻力较小，因此磁铁仍然加速下落．（２）磁铁处于铜管中部时：感应电流随着磁铁下落速度的增大而增大，感应电流的磁场对下落磁铁的阻力也逐渐增大．竖直铜管足够长时，磁铁所受的重力和阻力的合力可在管内某处等于零．然后，磁铁以恒定速率速率下落．（３）磁铁处于铜管下部时：磁铁即将离开铜管，由于磁铁在管内的磁感应强度逐渐减小，磁铁的重力将大于感应电流的磁场对磁铁的阻力，因而磁铁将加速离开铜管．§9-2 动生电动势9-2-1 如图9-1-2所示，与载流长直导线共面的矩形线圈abcd作如下的运动：（1）沿x方向平动；（2）沿y方向平动；（3）沿xy平面上某一L方向平动；（4）绕垂直于xy平面的轴转动；（5）绕x轴转动；（6）绕y轴转动;问在哪些情况下矩形线圈abcd中产生的感应电动势不为零？图9-1-2 与载流直导线共面的运动线圈答：（1）穿过矩形线圈的磁通减少，感应电动势不为零；（2）穿过矩形线圈的磁通不变，感应电动势为零；（3）穿过矩形线圈的磁通减少，感应电动势不为零；（4）穿过矩形线圈的磁通发生变化，感应电动势不为零；（5）穿过矩形线圈的磁通发生变化，感应电动势不为零；（6）穿过矩形线圈的磁通发生变化，感应电动势不为零．9-2-2 如图9-1-3所示，一个金属线框以速度v从左边匀速通过一均匀磁场区，试定性地画出线框内感应电动势与线框位置的关系曲线．（a）一个金属线框以匀速通过一均匀磁场区（b）感应电动势与线框位置的关系曲线图9-1-3 进入和离开磁场区的金属线框内感应电动势的变化答：只有当金属线框正在进入和正在离开磁场区、且线框有一部分在磁场区外时才有可能产生感应电动势．进入磁场区时穿过金属线框的磁通量增加，离开磁场区时则减少，因此只在这两个时间段内产生的感应电动势方向相反．设金属线框的宽度为d，磁场区的宽度为L，则线框内感应电动势与线框位置的关系曲线如图9-3（b）所示．9-2-3 如图9-1-4所示．当导体棒在均匀磁场中运动时，棒中出现稳定的电场E＝vB，这是否和导体中E＝0的静电平衡的条件相矛盾？为什么？是否需要外力来维持棒在磁场中作匀速运动？图9-1-4 在均匀磁场中运动的导体棒答：（1）不矛盾．这是两个不同的情况：①当导体棒在均匀磁场中运动时，棒中出现稳定的电场E＝vB是“非静电性场”，它反映的是单位正电荷受到的非静电力，即洛伦兹力．非静电性场的场强沿整个闭合电路的环流不等于零，等于电源的电动势．此时，导体内的电荷在包括非静电力场E＝vB和库仑力场的作用下的平衡，不是单一的静电平衡．②导体在静电平衡时导体中等于零的电场是静止电荷激发的电场，静电场的场强反映。

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