课程代码：BC07302105

课程名称：电磁学

课程类别：专业基础课

授课总学时：64

适用专业：物理学、应用物理学

一、课程的性质、地位和任务

《电磁学》是本科物理学专业的重要专业基础课，是一门必修课程。是物理学专业的先行课程。主要研究电荷、电流产生电场、磁场的规律，电场和磁场的相互联系，电磁场对电荷、电流的作用，以及电磁场对物质的各种效应。

二、教学目的与要求

本课程目的是让学生掌握基本的电磁运动规律，为涉及较多后继课程打下坚实的基础。要求学生全面系统地掌握电磁运动的基本现象、基本概念和基本规律；具有一定的分析和解决电磁电磁学问题的能力。

三、教学内容及建议学时

绪论

简要介绍《电磁学》课程的性质、作用、研究方法及必要的数学知识。

讲授学时：2学时

第一章静电场恒定电流场

基本要求：了解常见的静电现象；掌握两个重要物理量：电场强度和电位；深刻理解高斯定理和环路定理的物理意义；牢固掌握电场强度和电位的其计算方法。

重点难点：重点是掌握两个重要物理量：电场强度和电位；理解静电平衡。难点是关于电场强度和电位的计算方法。

讲授学时：18学时

第一节 静电的基本现象和基本规律

电荷 静电感应 电荷守恒定律 导体、绝缘体和半导体 物质的电结构 库仑定律

第二节 电场 电场强度

电场强度 电场强度叠加原理 电荷的连续分布 带电体在电场中受的力及其运动

第三节 高斯定理

电通量 高斯定理的表述和证明 高斯定理的应用

第四节 电势及其梯度

静电力作功与路径无关 电势差与电势 电势叠加原理 电势的梯度

第五节 静电场中的导体

导体的平衡条件导体上的电荷分布导体壳

第六节 静电能

电荷连续分布情形的静电能 电荷在外电场中的能量

第七节 电容和电容器

孤立导体的电容 电容器及其电容 电容器储能

第八节 恒定电流场

电流密度矢量 欧姆定律的微分形式 电流的连续性方程 两种导体分界面上的边界条件 电流线在导体界面上的折射 非静电力与电动势 恒定电场对电流分布的调节作用

第二章 恒磁场

基本要求：了解常见的磁现象；掌握三个重要的物理量：磁感应强度，磁场强度、磁矢势；深刻理解磁场的“高斯定理”和安培环路定理的物理意义；牢固掌握磁感应强度的计算方法；掌握安培力和洛伦兹力的计算方法；掌握计算载流平面线圈在均匀磁场中受的磁力矩。

重点难点：重点是掌握三个重要物理量：磁感应强度，磁场强度、磁矢势；难点是关于磁感应强度的计算方法。

讲授学时：16学时

第一节 磁的基本现象和基本规律

磁的库仑定律 电流的磁效应 安培定律 电流单位——安培

第二节 磁感应强度毕奥－萨伐尔定律

磁感应强度磁感应强度毕奥－萨伐尔定律 毕奥－萨伐尔定律的应用

第三节 安培环路定理

安培环路定理的表述和证明 安培环路定理的应用

第四节 磁场的“高斯定理”

磁场的“高斯定理” 磁矢势

第五节 磁场对载流导线的作用

安培力 载流平面线圈的磁矩 载流平面线圈在均匀磁场中受的磁力矩

第六节 带电粒子在磁场中的运动

洛伦兹力 洛伦兹力与安培力的关系 带电粒子在均匀磁场中的运动 霍耳效应

第三章 电磁感应

基本要求：了解电磁感应现象，掌握电磁感应规律，理解涡旋电场概念，掌握感应电动势的计算方法。

重点难点：重点是掌握电磁感应规律，难点是感应电动势的计算。

讲授学时：10学时

第一节 电磁感应定律

法拉第定律 楞次定律 涡电流和电磁阻尼 趋肤效应

第二节 动生电动势和感生电动势

动生电动势 感生电动势 涡旋电场

第三节 互感和自感

互感系数 自感系数 自感磁能和互感磁能

第四章 电磁介质

基本要求：了解静电场中有电介质存在时的各种问题；理解电场强度、电位移、极化强度的联系和区别；掌握用电介质存在时的高斯定理计算电场强度方法。了解磁场中有磁介质存在时场所遵从的规律；理解磁场强度概念、磁场强度、磁感应强度、磁化强度的联系和区别；掌握用磁介质存在时的安培环路定理计算磁感应强度方法；掌握计算磁场能量方法。

重点难点：重点是理解电介质的极化机制以及磁介质的磁化机理，难点是有介质存在时场量的计算。

讲授学时：10学时

第一节 电介质

电介质的极化 极化强度 电介质的极化规律 电位移与有电介质时的高斯定理

第二节 磁介质——分子电流观点

磁介质的磁化 磁化强度矢量M磁介质内的磁感应强度矢量B磁场强度H有介质时的安培环路定理

第三节 磁介质的磁化规律和机制 铁磁体

磁介质的分类 顺磁质和抗磁质 铁磁质的磁化规律 磁滞损耗 铁磁质的微观结构和磁化机理 铁磁体压电效应及其逆效应

第四节 电磁介质的边界条件 磁路定理

两种电介质或磁介质分界面上的边界条件 有介质情形的边值问题的唯一性定理 电场线和磁感应线在界面上的折射磁路定理 磁屏蔽

第五节 电磁场能

电场的能量和能量密度磁场的能量和能量密度

第五章 麦克斯韦电磁理论 电磁波

基本要求：理解麦克斯韦电磁理论，了解电磁波理论，了解电磁场的能流密度，了解电磁波的产生和传播。

重点难点：重点是理解麦克斯韦方程组的物理意义，难点是计算位移电流，推导电磁波方程。

讲授学时：8学时

第一节 麦克斯韦电磁理论

位移电流 麦克斯韦方程组 边界条件

第二节电磁波理论

平面电磁波的解 平面电磁波的性质 光的电磁理论

第三节 电磁场的能流密度

电磁场能量原理和能流密度矢量

第四节 电磁波的产生和传播

从电磁振荡到电磁波 赫兹实验 电磁波谱

各章学时：

章节	内容	学时	合计
绪论	课程的性质、作用、研究方法、必要的数学知识	2	2
第一章	静电场 恒定电流场	18	18
第二章	恒磁场	16	16
第三章	电磁感应	10	10
第四章	电磁介质	10	10
第五章	麦克斯韦电磁理论 电磁波	8	8
合计		64

四、教材和教学参考书

教材：

《新概念物理教程－电磁学》赵凯华陈熙谋编高等教育出版社，2003版

教学参考书：

《电磁学》梁灿彬编第二版高教教育出版社

《电磁学》赵凯华编第二版高教教育出版社1985年版。

《电磁学》 张三慧编，清华大学出版社，1999年版。

《电磁学专题研究》:陈秉乾等编，北京大学出版社。

《物理学》（电磁学部分）马文蔚编，高等教育出版社，2000年版 。

《磁的世界》李国栋编，湖南教育出版社，1994年12月版。

《大学物理题库－电磁学部分》 清华大学 1999年版。

五、课程考核与评估方法：

本课程采用平时考核与期末考试相结合的考核方式，平时考核占30%，期末考试占70%。

本大纲执笔人：董永胜