电动力学教学大纲
电动力学教学大纲
电动力学教学大纲电动力学教学大纲一、课程简介电动力学是一门研究电荷、电流和磁场等物理量之间相互关系的科学。
它揭示了电磁现象的基本规律，为电磁设备和系统的设计提供了理论依据。
本课程作为电动力学的入门课程，旨在帮助学生掌握电动力学的基本概念、原理和方法，培养他们分析和解决问题的能力。
二、课程目标1、掌握电动力学的基本概念、原理和方法，如牛顿第二定律、高斯定律、安培环路定律、法拉第电磁感应定律等。
2、理解并掌握静电学、静磁学、电磁感应和电磁场的基本规律和现象。
3、培养学生分析、解决电动力学问题的能力，为后续的电磁场与电磁波、微波技术等课程打下基础。
4、提高学生对电动力学在现代科技领域中的应用有一定的了解和认识。
三、课程内容1、基础知识：电磁学的发展历程、基本物理量及其单位制、物质的电性质等。
2、静电学：库仑定律、电场强度、电势、静电场的基本方程、静电场的边界条件等。
3、静磁学：磁场、磁感应强度、磁通量、磁场的基本方程、静磁场的边界条件等。
4、电磁感应：法拉第电磁感应定律、楞次定律、涡旋电场、电磁感应的应用等。
5、电磁场与波：麦克斯韦方程组、电磁波的传播、电磁波的辐射与散射等。
6、近代电磁理论：量子电动力学、相对论电动力学等。
7、应用举例：电磁技术在现代通信、能源、交通等领域的应用。
四、教学方法1、课堂讲解：通过讲解基本概念、原理和方法，使学生了解电动力学的核心思想。
2、课堂讨论：组织学生进行课堂讨论，引导学生积极参与，加深对电动力学知识的理解。
3、实例分析：通过实例分析，让学生了解电动力学在科技领域中的应用，提高分析问题和解决问题的能力。
4、课后作业：布置适量的课后作业，让学生巩固课堂所学知识，加深对电动力学的理解。
5、考试：定期进行考试，检查学生对电动力学的掌握情况，为后续课程的学习打下基础。
五、教学评估1、出勤率：考察学生的出勤情况，了解学生的学习态度和参与度。
2、作业：布置适量的课后作业，检查学生对课堂所学知识的掌握情况。
《电动力学》课程教学大纲.
《电动力学》课程教学大纲（Syllabus of Electrodynamics）一、课程的性质、任务课程类型：专业基础课课程编号：0701103213学分：4 学时：72开课学期：第4学期授课方式：课堂讲授授课手段：多媒体考试方式：闭卷笔试适用学科专业：物理学制定时间：2009年7月《电动力学》课程是物理类诸多专业的重要基础理论课。
它集中阐述电磁现象的基本规律、基本理论方法、及其在相关领域里的基本应用。
要求学生通过该课程学习能够正确理解和掌握电动力学的基本概念、基本规律，并结合从中学到的基本方法，合理运用于解决有关具体物理问题的实践当中去。
该课程立足电磁现象的基本物理规律，在建立正确直观物理图像前提下，着重通过合理的数理表象来阐发基本电磁规律，用理论手段展示电磁现象的物理本质。
修学该课程一般要求已经具备大学基础物理（主要是《电磁学》和《力学》）和物理本科基础数学课程（包括《高等数学》与《线性代数》）以及《数学物理方法》课程的基本知识。
二、教学大纲及学时分配三、各章教学内容和要求绪论（2学时）概述《电动力学》课程的基本内容，并介绍该课程的类型属性、基本要求、以及与其它相关课程的关系。
同时就课程内容结构和授课进展安排与同学们充分沟通，以求得更好的教学效果。
第一章、电磁物理基础（16学时）本章着重介绍电动力学中的基本的物理概念及规律，以备在后续章节中运用。
第一节、电荷产生的场第二节、电流产生的场第三节、电磁耦合系统第四节、电磁场的势描述第五节、电磁能量与动量第六节、电磁场的波动形式第七节、电磁场的边值关系第八节、介质中的电磁场要求：理解掌握电动力学中的基本的物理概念及规律。
重点：麦克斯韦方程组、洛仑兹力关系和电荷守恒定律。
难点：对电磁系统复杂性关系的理解，以及矢量微分关系的运用。
第二章、电磁理论方法（16学时）本章借助数理方法、运用第一章的基本理论来解决有关电磁系统的物理问题，并由此增进对第一章所介绍的基本电磁规律的理解和认识。
电动力学 教学大纲
第三章：恒定磁场
磁感应强度矢量。磁场的无散性，磁场的矢量势(位)函数。矢量泊松方程和拉普拉斯方程。磁偶极矩。媒质的磁化，磁化率，磁导率，磁场强度矢量，磁性材料。磁场的能量和磁场储能密度。磁场的标量势(位)函数。*磁多极矩，矢量磁势函数的多级展开。#电流系在外磁场中的能量，力和力矩。
2.6静电场中的导体
2.7媒质的极化
2.8电介质，电感应强度，束缚电荷
2.9介电率，本构方程
2.10静电场的能量和储能密度
2.11静电场和静电势的边界条件
2.12拉普拉斯方程的边值问题
2.13唯一性定理
2.14分离变量法，矩坐标系
2.15正交曲线坐标系
2.16Sturm-Liouville问题的基本定理
2.17圆柱坐标系
2.18球坐标系
2.19镜像法
2.20格林函数
2.21恒定电流场
第三章：恒定磁场（4学时）
3.1恒定磁场的矢量势(位)函数，库仑规范，矢量泊松方程
3.2给定电流分布的磁矢势和磁感应强度
3.3磁矢量势函数的多极展开，磁偶极子
3.4媒质的磁化，磁场强度，磁导率，磁性材料
3.4磁场的能量和储能密度
六、熟悉时变电磁场的边界条件，包括完纯导体边界条件和一般介质的边界条件。掌握矩形波导和矩形谐振腔的求解，掌握金属波导的传播特性和谐振腔的谐振特性。认识其中各种模式电磁波和电磁场的特点。理解介质波导中的物理过程。
七、掌握有源电磁波问题即辐射问题的分析方法。理解时变电磁场的矢量势函数和标量势函数及其微分方程。掌握它们的基本解。
平面电磁波在介质界面上的反射和折射。斯耐尔定律-波矢方向关系。菲涅尔公式-场的振幅关系。布儒斯特角。全反射，临界角，渐消场。平面电磁波在完纯导体表面的反射。*电磁波在非完纯导体表面的反射与透射。
电动力学 教学大纲
电动力学一、课程说明课程编号：140308Z10课程名称（中/英文）：电动力学，Electrodynamics课程类别：专业类课程学时/学分：56/3先修课程：高等数学，数学物理方法，电磁学，理论力学适用专业：物理学，应用物理学，光信息工程类等本科专业教材、教学参考书：郭硕鸿主编：《电动力学》，高等教育出版社，2009年出版（第三版）陈世民主编：《电动力学简明教程》，高等教育出版社，2004年出版俞允强主编，《电动力学简明教程》，北京大学出版社，1999年出版尹真主编，《电动力学》，科学出版社，2005年出版（第二版）二、课程设置的目的意义本课程是为应用物理学专业学生开设的专业必修理论课，是在大学物理课程《电磁学》的基础上，运用高等数学工具和数学物理方法，全面系统地阐述和总结电磁学普遍规律以及电磁场理论在各个方面的运用。
通过电动力学课程的教学，使学生对经典电磁学，特别是电动力学的基本概念、基本理论和方法有比较系统的认识和正确的理解，对实际的电磁学问题中所包含的物理本质有较好的理解，并结合高等数学和数学物理方法的运用掌握处理电磁学问题的一般方法，培养学生运用数学工具解决物理问题的能力，为学习后继的理论物理课程和相关课程打下较坚实的基础。
并逐步培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力和自学能力；训练学生抽象概括问题的能力和综合运用知识来分析解决问题的能力，为学生学习进一步学习新理论、新知识以及新技术打下扎实的基础。
三、课程的基本要求1、知识要求通过电动力学课程的学习，特别是电磁现象的普遍规律——麦克斯韦方程组及洛伦兹力公式的学习，掌握电磁场的基本规律，加深对电磁场性质的理解；通过应用麦克斯韦方程组研究静电场和静磁场的主要特征及电磁波的传播和辐射的基本性质，进一步掌握电磁学的基本理论；通过对电磁场运动规律和狭义相对论的学习，更深刻领会电磁场的物质性，建立新的时空观念。
使学生能够获得有关电磁理论的一个完整的知识框架，为今后学习各类后继课程和进一步扩大知识面奠定必要的基础。
电动力学教学大纲
电动力学教学大纲一、课程基本信息课程名称：电动力学课程类别：专业基础课课程学分：＿____课程总学时：＿____授课对象：＿____先修课程：高等数学、数学物理方法、电磁学二、课程教学目标通过本课程的学习，使学生系统地掌握电动力学的基本理论和方法，理解电磁场的基本性质、规律和电磁波的传播特性，培养学生运用数学工具解决物理问题的能力，为后续的专业课程学习和从事相关研究工作打下坚实的基础。
具体目标如下：1、使学生深入理解电磁场的基本概念和物理量，如电场强度、磁感应强度、电位移矢量、磁场强度等，掌握麦克斯韦方程组的物理意义和数学形式。
2、培养学生运用数学物理方法求解电磁场问题的能力，包括分离变量法、镜像法、格林函数法等。
3、让学生了解电磁波的产生、传播和辐射特性，掌握电磁波的偏振、反射、折射、衍射等现象的基本规律。
4、引导学生运用电动力学的理论分析和解决实际问题，培养学生的创新思维和科学研究能力。
三、课程教学内容与要求（一）静电场1、静电场的基本方程和边界条件掌握静电场的高斯定理和环路定理的物理意义和数学表达式。
理解静电场的散度和旋度，能够利用散度和旋度计算电场强度。
熟悉静电场的边界条件，能够处理不同介质分界面上的电场问题。
2、静电势及其方程理解静电势的概念，掌握静电势与电场强度的关系。
掌握泊松方程和拉普拉斯方程的推导和求解方法。
能够利用镜像法求解具有对称性的静电场问题。
3、静电场中的导体和电介质了解导体在静电场中的性质，掌握静电平衡条件和导体表面电荷分布的计算。
理解电介质的极化现象，掌握极化强度与电场强度的关系。
能够计算有电介质存在时的静电场。
（二）稳恒电流的磁场1、稳恒磁场的基本方程和边界条件掌握稳恒磁场的安培环路定理和高斯定理的物理意义和数学表达式。
理解稳恒磁场的散度和旋度，能够利用散度和旋度计算磁感应强度。
熟悉稳恒磁场的边界条件，能够处理不同介质分界面上的磁场问题。
2、矢量磁位和标量磁位理解矢量磁位和标量磁位的概念，掌握它们与磁感应强度的关系。
《电动力学》课程教学大纲
《电动力学》课程教学大纲Electrodynamics课程编号：130501002学时：64学分：4.0适用对象：核物理本科专业先修课程：电磁学、高等数学、数学物理方法。
一、课程的性质和任务该课程可以支撑能力要求第1、2条以及素质要求第2、3条的达成，《电动力学》是核物理本科专业的一门专业必修课，它比电磁学有着更严谨更完整的理论结构，更多地使用高等数学语言表述定律、定理和物理结论。
通过电动力学的教学，使学生在形成更为清晰的物理概念、掌握严密的物理规律的同时熟练地运用高等数学、矢量代数以及数学物理方程（包括特殊函数）等知识表述和求解物理问题，学会在具体条件下对物理问题进行近似处理。
培养学生严密的抽象思维能力和运用数学工具进行科学思维的能力，为学生进一步学习其它专业课程和继续深造打下良好的理论基础。
二、教学目的与要求电动力学是高等院校物理学本科专业理论物理课程的一部份，是重要的基础课之一。
通过本课程的教学，应达到以下的目的和要求。
1，掌握电磁运动的基本特点，规律和研究方法，加深对电磁场性质的理解，了解狭义相对论的时空观及有关的基本理论。
2，获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力，为学习后续课程和从事教学和研究工作打下必要的基础。
3，通过对电动力学相对论不变性和相对论力学的讲述，使学生能完整和系统地掌握和理解经典物理与相对论物理的辨证关系，从而树立正确的科学世界观。
三、教学内容第0章：矢量分析1、基本内容：标量和矢量的定义，基本运算规律，三度（梯度、散度、旋度）的数学和物理定义，基本运算规律，算符。
2、教学基本要求：理解和掌握矢量的基本运算法则，熟练掌握矢量算符的基本运算。
3、教学重点难点：算符的运算。
4、教学建议：采用课堂讲授、课后讨论、课后做习题等相结合的教学方式。
第一章：电磁现象的基本规律1、基本内容：三个实验定律，真空和介质中电磁现象的基本方程，介质分界面上的边界条件，电磁场能量、能流及能流密度矢量。
电动力学教学大纲
电动力学教学大纲
一、电场
1. 电荷与电场
- 定义电荷及电荷的性质
- 研究电场及其性质
- 探讨电场的表达式及其应用
2. 电场的性质
- 讨论电势的概念及其性质
- 推导电势的公式及应用
- 研究电场运动的方程和电场对物体的作用力
二、静电场
1. 静电场中的电荷分布
- 推导电荷分布的方程
- 讨论静电平衡和电容器的基本原理
- 探索导体和介质中的静电
2. 静电场中的能量和场线
- 推导静电场能量密度的公式
- 研究场线的性质及其应用
- 讨论静电场的一个例子：电子束的偏转
三、电流和电路
1. 电流和电阻
- 定义电流和电阻
- 推导欧姆定律
- 探究电路中的功率和电耗
2. 串联和并联电路
- 推导串联和并联电路的公式
- 讨论串联和并联电路的性质及实际应用
- 探索复杂电路的求解方法
四、磁场和电磁感应
1. 磁场和磁通量
- 定义磁场和磁场的性质
- 推导磁通量的公式及其性质
- 研究磁场对物质的作用
2. 安培定理和电磁感应
- 推导安培定理的公式
- 探究电磁感应的基本原理及其应用
- 讨论电磁振荡和电磁波等相关现象
以上为电动力学的主要内容和教学大纲，掌握这些知识点，可以帮助学生更好地理解和应用电动力学相关理论，为日后的工作和研究提供基础。
《电动力学》课程教学大纲
《电动力学》课程教学大纲课程名称：电动力学课程类别：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《电动力学》是物理学专业的专业主干课。
电动力学是理论物理学的一个重要组成部分，与理论力学、统计物理学和量子力学合称为四大力学。
电动力学在电磁学的基础上系统介绍电磁场理论的基本概念和基本方法。
课程教学内容主要涉及电磁场的基本性质、运动规律以及电磁场与带电物体之间的相互作用，对完善学生的知识体系具有重要意义。
其具体的课程教学目标为：课程教学目标1：掌握电磁运动的基本规律，加深对电磁场物质性的认识。
课程教学目标2：了解狭义相对论的时空观及有关的基本理论。
课程教学目标3：获得在本课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力。
课程教学目标4：为学习后继课程和独立解决实际工作中的有关问题打下必要的基础。
课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H:表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。
二、课程教学要求由于本课程是理论物理课程的一部份，因而在教材内容的选取上要注意与后续课程的衔接。
在电动力学课程中，讨论了如何从经典物理过度到相对论物理，因此，在介绍这些内容时重要的是要从物理上加以阐述，以使学生真正掌握狭义相对论的物理精髓，达到培养学生辨证思维的目的。
通过介绍如何把学过的数学知识用于解决物理问题，达到提高学生分析问题、解决问题的能力。
结合课程内容，加强学生的理论推导能力三、先修课程高等数学、矢量分析与场论、数学物理方法、电磁学。
四、课程教学重、难点重点：1.明确电动力学的知识结构和逻辑体系。
2.掌握各种不同条件下电磁场的空间分布和运动变化规律。
难点：1.电动力学属理论物理范畴.其逻辑体系是以演绎推理为主线，这与普通物理电磁学有着明显的差异。
从电磁学到电动力学的学习，在思维方式上应有较大的转变，这对初学理论物理的学生是一难点。
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电动力学教学大纲
课程编号： 060093 适用专业：物理学
学时数： 72 学分数： 4
1.课程类别：本课程是物理学专业的专业基础课程。
2.教学目的：通过电磁现象的普遍规律——麦克斯韦方程组及洛伦兹力公式的学习，掌握电磁场的基本规律，加深对电磁场性质和时空概念的理解。
通过应用麦克斯韦方程组研究静电场和静磁场的主要特征及电磁波的传播和辐射的基本性质，进一步掌握电磁学的基本理论，同时学习理论物理学处理问题解决问题的一些基本方法。
获得本课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力，为以后解决实际问题打下基础。
通过狭义相对论及电磁场与带电粒子相互作用的学习，建立新的时空观念，并了解近代物理对高速和微观现象的一些处理方法。
3.学时分配：见下表
学时分配表
绪论和相关数学知识回顾
教学时数：8学时
重点难点：重点：梯度、散度、旋度，高斯定理、斯托克斯定理。
难点：∇算符的运算、∇算符等微分算符在不同坐标系（柱坐标系、球坐标系）中的表示。
教学要求：了解本课程的研究对象、学习目的、学习方法、学习要求；掌握数学基础：梯度、散度、旋度；高斯定理、斯托克斯定理。
教学内容：
（1）电动力学课程的研究对象与主要内容
（2）矢量代数
（3）场的概念和标量场的梯度
（4）高斯定理与矢量场的散度
（5）斯托克斯公式与矢量场的旋度
（6）常用的运算公式
（7）有关矢量场的一些定理
（8）“三度”在各种坐标系中的表示式
第一章电磁现象的普遍规律
教学时数：12学时
重点难点：重点：麦克斯韦方程组，电磁场的能量和边值关系。
难点：麦克斯韦方程组及其边值关系。
教学要求：掌握高斯定理和电场的散度及旋度。
掌握毕奥--萨伐尔定律及磁场的环量和旋度、磁场的散度。
了解磁场的旋度和散度公式的证明。
理解位移电流。
掌握麦克斯韦方程组，电磁场的能量和边值关系。
教学内容：
（1）电荷和电场，库仑定律，高斯定理和电场的散度，静电场的旋度
（2）电流和磁场，电荷守恒定律；毕奥--萨伐尔定律；磁场的环量和旋度；磁场的散度；磁场的旋度和散度公式的证明
（3）麦克斯韦方程组，电磁感应定律；位移电流；麦克斯韦方程组；洛仑兹力公式
（4）介质的电磁性质，关于介质的概念；介质的极化；介质的磁化；介质中的麦克斯韦方程组
（5）电磁场边值关系，法向分量的跃变；切向分量的跃变
（6）电磁场的能量和能流，场和电荷系统的能量守恒定律的一般形式；电磁场能量密度和能流密度表示式；*电磁能量的传输
第二章静电场
教学时数：12学时
重点难点：重点：静电场的标势及其微分方程，镜象法，分离变量法。
难点：电多极矩法。
教学要求：掌握静电场的标势及其微分方程。
唯一性定理只证明两导体的第一和第二类问题。
分离变量法着重在拉普拉斯方程的应用。
掌握镜象法解题方法，了解点电荷密度的δ函数表示及格林函数问题。
教学内容：
（1）静电场的标势及其微分方程，静电场的标势；静电势的微分方程和边值关系；静电场的能量
（2）唯一性定理，静电问题的唯一性定理；有导体存在时的唯一性定理（3）拉普拉斯方程，分离变量法
（4）镜象法
（5）格林函数，点电荷密度的δ函数表示；格林函数；格林公式和边值问题的解（6）电多极矩，电势的多极展开；电多极矩；电荷体系在外电长中的能量
第三章静磁场
教学时数：8学时
重点难点：重点：矢势及其微分方程、磁偶极子及其外场的作用。
难点：矢势及其边值关系。
教学要求：掌握矢势及其微分方程和矢势边值关系。
磁标势法介绍从场方程得出磁场问题的两中观点，加以比较。
教学内容：
（1）矢势及其微分方程矢势；矢势微分方程；矢势边值关系；静磁场的能量（2）磁标势
（3）磁多极矩矢势的多极展开；磁偶极矩的场和磁标势；小区域内电流分布在外磁场中的能量
*（4）阿哈罗诺夫--玻姆效应
*（5）超导体的电磁性质超导体的基本电磁现象；超导体的电磁性质方程；超导体作为完全搞磁体；超导环内的磁能量子化；非局域理论第一类和第二类超导体
第四章电磁波的传播
教学时数：12学时
重点难点：重点：平面电磁波、理想导体边界条件、截止频率。
难点：电磁波在导体表面的反射和折射。
教学要求：掌握平面电磁波及波动方程。
了解电磁波的能量和能流。
波导只讲矩形波并掌握波导中电磁波传波的特点。
理解截止频率的含义。
教学内容：
（1）平面电磁波电磁场波动方程；时谐电磁波；平面电磁波；电磁波的能量和能流
（2）电磁波在介质介面上的反射和折射反射和折射定律；振幅关系菲涅耳公式；全反射
（3）有导体存在时的电磁波的传播导体内的自由电荷分布；导体内的电磁波；趋肤效应和穿透深度；导体表面上的反射
（4）谐振腔;有界空间中的电磁波；理想导体边界条件；谐振腔
*（5）波导;高频电磁能量的传输；矩形波导中的电磁波；截止频率；
TE波的
10
电磁场和管壁电流
*（6）高斯光束亥姆霍兹定律的波束解；高斯光束的传播特性
第五章电磁波的辐射
教学时数：8学时
重点难点：重点：电磁场的势、达郎贝尔方程、推迟势。
难点：电偶极辐射。
教学要求：重点掌握用矢势和标势描素电磁场的方法。
重点掌握达郎贝尔方程、推迟势及其物理意义。
了解电偶极辐射的相关内容。
教学内容：
（1）电磁场的矢势和标势，用势描述电磁场；规范变换和规范不变换；达郎贝尔方程
（2）推迟势
（3）电偶极辐射，计算辐射场的一般公式；矢势的展开；偶极辐射；辐射能流角
分布辐射功率；短天线辐射辐射电阻
（4）磁偶极辐射和电四极辐射
*（5）天线辐射，天线上的电流分布；半波天线；天线阵
*（6）电磁波的衍射，衍射问题；基尔霍夫公式；小孔衍射
*（7）电磁场的动量，电磁场的动量密度和动量流密度；辐射电压
第六章狭义相对论
教学时数：12学时
重点难点：重点：相对论的基本原理洛伦兹变换、时空理论、速度相加原理。
难点：光速不变原理的理解、“同时”的相对性的理解与应用
教学要求：了解狭义相对论的实验基础是迈克耳逊--莫雷实验，适当介绍一些近年来的新实验。
重点掌握相对论的基本原理洛伦兹变换、时空理论、速度相加原理。
了解相对论力学的相关知识。
教学内容：
（1）相对论的实验基础；相对论产生的历史背景；相对论的实验基础
（2）相对论的基本原理；洛伦兹变换；相对论的基本原理；间隔不变性；洛伦兹变换
（3）相对论的时空理论；相对论时空结构；因果律和相互作用的最大传播速度；同时相对性；运动时钟的延缓；运动尺度的缩短；速度变换公式
（4）相对论理论的四维形式；三维空间的正交变换；物理量按空间变换性质得分类；洛伦兹变换的四维形式；四维协变换量；物理规律的协变性
（5）电动力学的相对论不变性；四维电流密度矢量；四维势矢量；电磁场张量；电磁场的不变量
（6）相对论力学；能量--动量四维矢量；质能关系；相对论力学方程；洛伦兹力
*（7）电磁场中带电粒子的拉格朗日量和哈密顿量；拉格朗日形式；哈密顿形式；非相对论情形
带“*”部分为选讲内容。
1.成绩评定：平时成绩占期末总成绩的30%。
期末采用笔试，考试命题严格按照课程教学大纲要求出题，占期末总成绩的70%。
2. 建议教材：郭硕鸿. 电动力学（第二版）.北京：高等教育出版社，1997
3. 参考教材：[1]俞允强，《电动力学简明教程》，北京大学出版社，1999.；[2]虞福春郑春开编著.《电动力学》（修订版），北京大学出版社，2004；[2]阚仲元编.《电动力学教程》.高等教育出版社，1979。