《电动力学》教学大纲

电动力学课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：物理学本科专业课程代码：16E01515 学时分配：68学时 赋予学分：4学分 先修课程：力学、电磁学、光学、高等数学、数学物理方法后续课程：固体物理、量子力学等二、课程性质与任务电动力学是物理学专业重要的理论必修课程，是物理学的四大力学之一。教学对象为物理学专业本科学生。该门课程与所设考的量子力学统属物理学专业最重要的理论基础课程。电动力学中的相对论与量子力学是二十世纪自然科学的两大支柱。学习该门课程要求学生先修过高等数学、普通物理以及数学物理方法等课程。三、教学目的与要求电动力学是物理学专业学生必须掌握的一门重要专业课程，通过本课程的学习，应达到以下目的与y要求：通过学习电磁运动的基本规律，加深对电磁场基本性质的理解；通过学习狭义相对论理论了解相对论的时空观及有关的基本理论；获得在本门课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力；为学习后续课程和独力解决实际问题打下必要的基础。四、教学内容与安排第一章电磁现象的普遍规律(14学时)教学内容：1、电荷和电场2、电流和磁场3、麦克斯韦方程组4、介质的电磁性质5、电磁场边值关系6、电磁场的能量和能流教学要求：掌握矢量分析、算符、算符及其运算法则、函数性质；从电磁场的几个基本实验律(库仑定律，毕奥--萨伐尔定律，电磁感应定律，电荷守恒律)出发，加上位移电流假定,总结出电磁场的基本运动规律Maxwell方程组、电荷守恒律和洛仑兹力公式。掌握介质中的Maxwell方程,电磁场的能量；掌握电磁场边值关系，电磁场的能量和能流。第二章静电场(10学时)教学内容：静电场的标势及其微分方程唯一性定理拉普拉斯方程分离变量法镜象法教学要求：掌握在给定的自由电荷分布以及周围空间介质和导体分布的情况下，怎样求解静电场；了解唯一性定理的内容；掌握电标势所满足泊松方程和边值关系和一些基本解法是。第三章静磁场(10学时)教学内容：矢势其及微分方程磁标势阿哈罗诺夫——波姆效应超导体的电磁性质教学要求：掌握引入矢势求解磁场的一般方法；掌握磁矢势的泊松方程和边值关系；掌握引入磁标势近似求解无电流分布区域的静磁场；了解阿哈罗诺夫——波姆效应和超导体的电磁性质。第四章电磁波的传播(12学时)教学内容：平面电磁波电磁波在介质界面上的反射和折射有导体存在时电磁波的传播谐振腔 波导高斯光束（自学）等离子体（自学）教学要求：掌握无界空间中平面电磁波传播的主要特性掌握变化的电场和磁场互相激发,形成电磁波的机理掌握用电磁场边值关系研究电磁波在介质界面上的反射与折射问题的方法，从电磁理论出发导出光学中的反射与折射定理。从根本上理解光学中半波损失及布儒斯特定律。了解谐振腔和波导的基本原理。第五章电磁波的辐射(10学时)教学内容：电磁场的矢势和标势推迟势电偶极辐射磁偶极辐射和电四极辐射（自学）天线辐射（自学）电磁波的衍射（自学）电磁场的动量教学要求：掌握运用电磁场的矢势和标势描述变化电磁场的方法；掌握标势和矢势的解--推迟势；了解电偶极辐射；掌握电磁场的动量。第六章狭义相对论(12学时)教学内容：相对论的实验基础；相对论的基本原理；相对论时空观；相对论理论的四维形式；电动力学的相对论不变性相对论力学教学要求：了解狭义相对论的实验基础；理解狭义相对论的基本原理和时空观；了解狭义相对论的四维形式，了解麦克斯韦方程组的协变性；了解相对论力学，掌握四维矢量。五、教学设备与设施多媒体教学设备六、课程考核与评估考核方式：闭卷考试，评估以期评成绩为准。期评成绩（100%）=考勤(占10%)+平时作业(占20%)+期末考试(占70%)。免修的本科学生的“期评成绩等于其期考成绩”。七、附录教学参考文献目录：教材：郭硕鸿编.电动力学（第3版）.北京：高等教育出版社，2008年教学参考书：1.蔡圣善等编.电动力学（第2版）.北京：高等