光学大二上电磁学绪论

1、电磁学南京大学现代工程与应用科学学院 秦亦强课程基本情况课程背景基本内容课程要求实施计划课程考核力学 Mechanics 掌握力学的基本概念和基本规律。能够应用力学规律解决与力学相关的实际问题。掌握力学中分析问题的方法。理论力学、材料力学和其它普通物理、理论物理课程的基础。热学 Thermal Physics 内容包括热力学第一、第二定律，速度分布率，输运理论基础。 课程背景普通物理电磁学 Electromagnetics 包括描述静电场和稳恒磁场的基本规律，描述电磁相互产生的Maxwell方程组， 以及电磁场与物质的相互作用规律。光学、电动力学等课程的基础。 光学 Optics 内容包括几何

2、光学、波动光学基本原理。光在晶体中的传播、光的吸收、色散和散射、光的量子性。课程背景原子物理学 Atomic Physics以阐述原子结构为中心，联系物理学发展史，讨论原子这一物质结构层次的基本内容。包括：原子的基本状况、原子的能级和辐射、量子力学初步、碱金属原子和电子自旋、多电子原子、磁场中的原子、原子壳层结构。重点是有关概念和规律的物理分析，严格的理论处理待量子力学等后继课程完成。本课程是联接经典物理和近代物理的桥梁，是近代物理学的入门课程。 课程背景课程背景电磁学是物理学的一个分支。电学与磁学领域有着紧密关系，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

3、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。电磁学或称电动力学或经典电动力学。之所以称为经典，是因为它不包括现代的量子电动力学的内容。麦克斯韦方程组通过方程统一电磁学，并且揭示出光作为电磁波的本质。课程内容第一章 真空中固定电荷的电场电荷库仑定律和叠加原理物质的电结构电场电场强度连续分布的电荷所激发的电场静电场的势电场线和等势面高斯定理第二章 导体周围的静电场静电能量静电场中导体的基本性质导体表面的电场与电荷分布尖端效应静电屏蔽导体周围电场的计算孤立导体的电容电容器的电容电容器的组合真空中静止电荷系的能量真空静电场的能量导体表面所受的力外电场中电偶极子的电势能和所受的力和力

4、矩课程内容第三章 电介质电介质的极化极化强度和极化电荷密度微观场与介质宏观场方程式推导电感应强度关于极化电荷分布的进一步讨论有电介质存在时静电场的汁算电介质存在时的电场能与作用力第四章 稳恒电流电流与电流密度电流的连续性方程稳恒电流电阻欧姆定律电流的功和功率金属导电的经典微观理论稳恒电流电场的若干性质电源电动势基尔霍夫定律复杂电路的计算电容器的充放电过程第五章 真空中稳恒电流的磁场磁相互作朋磁场磁感应强度毕一萨一拉定律安培定律应用毕一萨一拉定律计算简单电路的磁场稳恒电流磁场的基本方程式平行电流间的相互作用力电流单位“安培”的定义第六章 电磁场中电荷的运动与运动电荷的电磁场洛伦兹力带电粒子在电磁

5、场中运动的例子霍尔效应第七章 磁介质介质的磁化磁化强度与磁化电流密度磁感应强度与磁场强度介质磁场的基本方程式介质的磁化规律永久磁铁的磁场磁路课程内容第八章 电磁感应楞次定律和法拉第电磁感应定律电磁感应中的非库仑力自感应互感应磁场的能量第九章 交流电简谐交流电的产生和表示方法交流电路中的元件RLC串联电路简谐交流电的复数表示 并联电路交流电路的功率谐振电路和品质因素变压器基本原理第十章 麦克斯韦电磁理论和电磁波位移电流麦克斯韦方程组 平面电磁波的性质电磁波的产生光的电磁理论和电磁波谱课程内容课程要求通过本课程的教学，学生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，了解电

6、磁学发展史上某些重大发展和发明过程中的物理思想和实验方法，具备一定的独立思考、分析和解决电磁学问题的能力，从知识上和方法上为学习后继课程打好基础。2015年8月31日2016年01月03日18周每周3节教材选用实施计划课程考核平时成绩期中考试期末考试学习纪律联系方式: 83686587 助教课程考核任何两个物体都是相互吸引的。带电体之间也有相互作用力，这种作用力是通过电场发生的。引力场和电场有许多相同或相似之处。1 场的存在形式相同：引力场和电场都是物质存在的一种特殊形式，虽然都看不着，摸不到，但都实实在在地存在，是物质场。2 场的性质相似：引力场对放入其中的物体有引力作用，电场对放入其中的电

7、荷有力的作用。根据场的这种性质来感触场的存在，研究场的特点。静电场和引力场（重力场）的类比3 场中力的特点相似。(1)力的表达形式相似。两者都是长程力。(2) 两公式的适用条件相似。万有引力公式适用于两质点，静电力公式适用于两点电荷。可把物体分成无数可看成质点的小部分，各部分之间有引力作用。可把带电体看无数可看成点电荷的小部分，各小部分之间有力的作用。 (3) 表示场强弱的方式相似。引力场的强弱可用引力加速度表示为a=F/m，地球上的物体用重力加速度表示为g=G/m，由万有引力公式可得g=GM/R2。匀强电场，场中各点的场强的大小和方向相同。地球附近的小范围内任何物体的重力加速度的大小和方向相

8、同，可认为是匀强重力场。4 能的特点相似。(1) 能的形式相似。物体之间的相对位置发生变化时，引力要做功，因此物体间存在着与相对位置有关的势能。带电体之间的相对位置发生变化时，静电力做功，电势能。(2) 势能的变化与场力做功的关系相似。重力做功的过程是重力势能和其他形式的能相互转化的过程。类似地，电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程。(3) 场力做功的特点相似。重力做功和电场力做功都只与初、末位置有关，与路径无关。电场力做的功为电量与电势差的乘积。 (4) 表示的物理量相似。在电场中，电荷的电势能与电量的比值叫电势，在重力场中重力势能与重力的比值叫高度(地势)。零势面的选择是任

9、意的。5 在力的作用下的运动形式相似。电子在静电力的作用下绕核做圆周运动，天体在万有引力的作用下绕中心天体做圆周运动。正电荷在电场力的作用下，从静止出发，总是从电势高处向电势低处移动；地球上的物体在重力作用下总是从高处向低处移动。在对比电场与引力场相似之处的同时，应注意到电荷有正负之分，不同的电荷在不同场源电荷的电场中的受力、运动及能的各种情况比物体在引力场中的情况要复杂。 电学部分磁学部分电场磁场静电场稳恒磁场电场与磁场的关联静电场：由静止电荷在其周围空间激发产生的电场恒定磁场：由运动电荷（恒定电流）激发产生的性质：静电场是有源无旋的场磁场正好相反 是有旋无源的场 静电场的场强 对于点电荷的计算由库仑定律来计算连续带电体 积分 其他定理恒定磁场的场强计算 用毕奥萨法尔定律求解 积分其他定理电荷电场与磁场的类比静电场表述 物理量E U