电磁学教学大纲.doc

电磁学教学大纲一.说明 (一)课程基本情况 1、课程名称: 电磁学 2、课程类别: 专业基础课 3、学时: 80学时 4、开课时间: 一年级第二学期 5、开课单位: 物理系 6、先修课程: 力学.高等数学(二)教学对象 综合类物理本科专业(三)教学目的 通过教学,应使学生全面系统的掌握电磁运动的基本现象、基本概念和基本规律;能分析和解决电磁学最基本的问题;明确电磁学知识在现代物理学中的应用;注重电磁学理论在电工学和电子技术课中的应用;具有分析和处理中学物理课程中电磁学部分问题的能力;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.(四)教学思路 本课程以党的教育方针为依据,以辨证唯物主义为指导,把物理专业知识.政治理论.教育科学.教育实践和现代科技有机的联系起来,渗透方法论思想,系统的研究电磁现象的基本规律.(五)教学的基本要求 电磁学研究的对象是电磁现象的基本规律,它与生产技术的关系十分密切,是物理专业的一门重要的基础课,涉及较多的后继课程.通过本门课程的学习要求达到以下目的: 1.使学生比较全面地认识电磁运动的基本现象,系统地掌握电磁运动的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,并为后继课程打下必要的基础. 2.使学生更系统更深刻地理解中学电学教材,并能独立地解决中学教学中所遇到的一般电磁学问题. 3.使学生了解电磁学在电工.电子技术和现代科技中的应用. 4.使学生了解电磁学发展史上的重大发现和发明过程中的物理思想和实验方法,培养学生的辨证唯物主义世界观.(六)课程内容在专业教学中与其它课程的联系分工 电磁学是电工和电子技术等课程的先修课程，是现代科技重要的基础理论。（七）教学内容的重点和难点 静电场、静电场中的导体和电介质、稳恒电流和电路、稳恒电流的磁场、电磁感应与暂态过程、交流电路、电磁场与电磁波等内容为重点；静电场中的电介质、磁介质、暂态过程、复杂电路和电磁波的发射与接受等内容为教学难点。（八）考核方式与说明 本门课程采取题库考试，闭卷考试（九）教材及主要参考书 使用教材：采用赵凯华等编的电磁学 参考书： 梁绍荣等编写的普通物理学第五分册电磁学教材、梁灿斌编的电磁学等。（十）本大纲特色（从教学内容、教学方法、教学手段等方面）1、 本大纲根据加强基础理论、基本知识和基本技能的要求，并考虑师范生的特点来选取内容。所选内容力求深浅相宜，保证质量。其中带*号的为选学内容 。2、 本大纲要求在保证完成大纲中所规定的基本内容的前提下，对于章节的划分、系统的安排、课时的分配等，可根据具体情况灵活掌握，适当调整。3、 要求渗透科学教育方法，按照教育学、心理学的规律，使探索性学习与研究性学习有机结合起来，达到寓学于乐。4、 大纲要求尽可能采用现代化教学手段，诸如投影仪、多媒体课件等先进的教学手段。并与演示实验和学生实验结合，突出学科的应用性。（十一）其它补充说明 实验是电磁学教学的重要组成部分。学院应努力创造条件，更新和改善实验设备，我们也结合本校的实验条件进行教学，这样才能适应飞速发展的现代科技需要，适应时代的要求。二、大纲本文（一） 教学进度安排汇总表章序讲授时数习题课时数实验时数其它共计时数一12214二516三55四9110五11213六44七9110八12214九44合计71980（二） 教学内容要点或课题 第一章 静 电 场1、 静电现象（1） 两种电荷及其检验（2） 物质的电结构（3） 电荷守恒定律2、 库仑定律（1） 库仑定律及其矢量形式（2） 静电力的叠加原理3、 电场强度（1） 电场（2） 电场强度矢量（3） 电场的叠加原理（4） 电力线及性质4、 高斯定理（1） 电通量（2） 高斯定理（3） 应用高斯定理计算场强5、 静电力的功 电位（1） 静电场的环路定理（2） 电位 电位差（3） 电位的叠加原理和电位计算（4） 等位面及其性质（5） 电位和场强的关系6、 电偶极子说明和要求（1） 本章包含电荷的相互作用、电荷激发静电场的规律及静电场的性质等三部分内容。通过本章教学，使学生牢固掌握电场强度的三种计算方法和电位的两种计算方法。（2） 本章重点是电场强度矢量和电位两个概念，静电场的两个方程，本章难点是梯度的概念和对电场对称性的分析。（3） 本章是整个电磁学的开始篇，学好这部分内容对整个电磁学的学习具有重要的意义。应启发同学多研究、多练习、多总结，以使学生掌握研究场的基本方法。二、静电场中的导体1、 静电平衡（1） 静电感应现象（2） 静电平衡条件（3） 孤立导体在静电平衡时的性质（4） 尖端放电现象（5） 场致发射显微镜2、 电场中的导体空腔（1） 腔内无电荷时导体的性质（2） 腔内有电荷时导体的性质（3） 静电加速器（4） 静电屏蔽（5） 静电场的场图描绘3、 电容及电容器（1） 孤立导体的电容（2） 电容器及电容（3） 电容器的联接4、 电荷在电场中的运动（1） 运动电荷在均匀电场中的偏转（2） 电聚焦原理5、 真空中电场的能量（1） 带电体的静电位能（2） 点电荷组的静电位能（3） 电容器的静电能（4） 场能密度说明和要求（1） 本章主要包括两个方面内容；导体上的电荷在外电场中重新分布和导体上重新分布的电荷对电场的作用。（2） 本章的重点是静电平衡、导体的电容、静电场能三个概念和静电平衡时导体的性质及电容的计算方法。（3） 注意培养学生应用静电知识分析，处理生活、生产中的有关问题的能力。三、静电场中的电介质1、 电介质的极化（1） 无极分子的极化（2） 有极分子的取向极化2、 极化强度矢量和极化电荷（1） 极化强度矢量（2） 极化电荷（3） 极化强度矢量与极化电荷的关系（4） 线性电介质的极化规律3、 有介质时的静电场方程（1） 有介质时的高斯定理 电位移矢量 （2） 有介质时的静电场方程4、 电场的边值关系（1） 电位移矢量法向连续（2） 电场强度矢量切向连续（3） 电位移线的折射定律5、 静电场的能量和场能密度说明和要求（1） 本章包括两方面的内容，介质在电场中极化，极化电介质反过来影响电场，二者相互依存。（2） 本章重点为2、3、4、节，难点是电位移矢量概念的物理意义。（3） 对场和介质相互作用过程只做定性分析。（4） 明确引入电位移矢量的D的意义，要求学员掌握E、P、D的联系和区别。（5） 明确电场作为物质存在的一种形态，具有能量。四、稳恒电流（1） 电流（2） 电流强度（3） 电流密度（4） 电流线（5） 电流的效应2、电流的连续性方程（1） 稳恒电流 （2） 稳恒电流和电场（3） 电流的连续性方程3、欧姆定律（1） 欧姆定律（2） 电阻率与温度系数（3） 欧姆定律的微分形式4、焦耳定律（1） 电功率（2） 焦耳定律及其微分形式5、 属导电的经典微观解释（1） 金属经典电子论（2） 对欧姆定律及焦耳定律的解释（3） 能带理论对固体导电机理的解释6、 电源和电动势（1） 电源（2） 电动势（3） *丹聂耳电池内部的电位分布7、 含源电路的欧姆定律（1） 一段含源电路的欧姆定律（2） 全电路欧姆定律（3） 电动势的测量（4） 直流电流中的能量转换8、 电流、电压和电阻的测量（1） 串、并联电路的基本特点（2） 电流强度的测量（3） 电压的测量（4） 电阻的测量9、 基尔霍夫定律（1） 有关电路的几个基本概念（2） 基尔霍夫定律（3） 应用举例10、 接触电位差 温差电现象（1） 脱出功与热电子发射（2） 接触电位差（3） 温差电现象11、 液体导电与气体导电（1） 液体导电（2） 气体导电说明与要求（1） 本章主要研究不随时间变化的稳恒电流和与之相应的稳恒电场。要求学生了解稳恒电场的概念及静电场的异同，明确稳恒条件数学表达式的物理意义。（2） 本章重点为电流密度、电动势的概念电流的连续性方程和欧姆定律，难点是电动势概念。（3） 要求联系中学实际及生产、生活实际，以惠斯登电桥作为基尔霍夫方程的应用实例进行分析。五、稳恒电流的磁场1、基本磁现象（1） 磁相互作用（2） 磁场2、安培定律（1） 安培定律（2） *电流相互作用的几个实验3、磁感应强度矢量（1） 安培力的叠加原理（2） 磁感应强度矢量（3） 磁感应强度的单位与量纲式4、磁场的高斯定理（1） 磁感应线（2） 磁感应通量密度（3） 磁场的高斯定理6、 毕奥-萨伐尔定律7、 电流磁场的计算（1） 长直载流导线的磁场（2） 载流圆线圈轴线上的磁场（3） 圆柱形螺线管的磁场（4） *亥姆霍兹线圈的磁场8、 安培环路定理（1） 安培环路定理及其证明（2） 安培环路定理应用举例9、 磁场对载流导线的作用（1） 安培力公式（2） 平行无限长直导线间的相互作用（3） 均匀磁场对平面载流线圈的作用（4） 载流线圈的磁矩（5） 磁电式电流计的构造原理10、 安培的定义及电流强度的绝对测量11、 磁场对运动带电粒子的作用（1） 洛仑兹力（2） 洛仑兹力和安培力的关系（3） 带电粒子在均匀磁场中的运动（4） 磁聚焦 回旋加速器（5） 霍尔效应说明和要求（1） 本章主要研究电流激发磁场和磁场对电流及运动电荷的作用两部分内容。（2） 本章重点为2、3、5节，难点是磁感应强度的概念及环路定理的物理意义。（3） 毕-萨定律和安培定律是本章的两个基本定律。要透彻分析毕-萨定律矢量式的物理意义，并用以计算。（4） 磁场中的高斯定理和安培环路定理是本章的两条基本定理，要求学生掌握安培环路定理的内容及用以计算磁场分布的方法。（5） 要求学生能运用洛仑兹力公式，掌握带电粒子在均匀磁场中的运动规律，介绍霍尔效应。六、电磁感应和暂态过程1、 电磁感应现象（1） 几个实验（2） 楞次定律2、 法拉第电磁感应定律（1） 电磁感应定律（2） 负号的物理意义（3） 感应电量3、 动生电动势（1） 动生电动势与洛仑兹力（2） 动生电动势的计算（3） 交流发电机原理4、 感生电动势 涡旋电场（1） 感生电动势与涡旋电场（2） 涡旋电场的性质（3） 载流长螺线管磁场变化激发的涡旋电场（4） 电子感应加速器5、 互感和自感（1） 互感及互感系数（2） 自感及自感系数（3） 互感和自感的关系（4） 两个线圈串联的自感系数7、 涡电流 趋肤效应（1） 涡电流的各种效应及应用（2） 趋肤效应及应用7、磁能（1） 自感线圈的磁能（2） 互感线圈的磁能8、 暂态过程（1）R L电路的暂态过程（2）R C电路的暂态过程（3）L R C串联电路的暂态过程（4） 灵敏电流计测电量说明和要求（1） 本章介绍电磁感应现象、规律及其应用（2） 本章重点为2、4、5节，难点为涡旋电场概念及L R C电路只要求列出方程，给出结果，讲清物理意义。电流计内容亦可在实验课中研究。（3） 简单介绍涡流的热效应，涡流的磁效应，趋肤效应。（4） 明确暂态过程的特点和规律。七、磁 介 质（1）磁介质的磁化 磁化强度矢量（2）磁化电流（3）磁场强度 有磁介质存在时的环路定理和高斯定理（4）磁化率 磁导率2、磁场的边值关系（1） 磁感应强度矢量法向连续（2） 磁场强度矢量切向连续（3） 磁感线的折射定律3、顺磁性与抗磁性4、铁磁性（1）铁磁质的磁化规律（3） 磁滞损耗（4） 铁磁质的分类及应用（5） 铁磁性的起因6、 磁路（1） 磁路（2） 磁路定律及简单磁路的计算（3） 铁磁屏蔽7、 磁场的能量 磁能密度8、 地磁场9、 （1）地磁三要素10、 *地磁的变化说明和要求（1） 本章包括磁场对介质作用及磁化的介质对磁场的影响两方面的内容。（2） 本章重点为1、4节，难点是磁滞概念。（3） 定性说明顺磁质、抗磁质、铁磁质磁化的微观机制。适当介绍磁畴。八、交流电路1、 交流电2、 单一参数交流电路（1） 纯电阻电路（2） 纯电容电路（3） 纯电感电路3、 交流电路的矢量图解法（1） 三角函数法（2） 矢量图解法（3） 矢量图解法的应用4、 交流电路的复数解法（1） 复数及运算（2） 交流电的复数表示法（3） 复阻抗5、 交流电路定律的复数形式（1） 交流欧姆定律（2） 交流基尔霍夫定律说明和要求（1） 本章为电工、无线电课程打下一定的基础，许多具体问题将在电工和无线电课中研究。（2） 本章重点为3、4、5节。（3） 掌握串、并联电路的矢量讨论方法和复数解法，掌握电压、电流复有效值和复抗的概念。（4） 明确串、并联谐振的特点与品质因数Q 的意义。九、电磁场和电磁波1、 位移电流（1） 位移电流 全电流连续性方程（2） 地磁场2、 麦克斯韦方程组3、