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西
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范
大
学
电
磁
学
教
学
大
纲
教学单位：理电学院
教学班级：物理教育
开课学期：第二学期
课程类别：专业教育
学
分： 4
《电磁学》
教学大纲
课程编号： 260103
开课单位：物理与通信电子学院
课程类别：专业教育
适应专业：物理学
总学时数： 72
学
分：4
选用教材：国家优秀教材《电磁学》梁灿彬等
版单位及时间：高等教育出版社，
1980年出版
一、教学目的、任务
《电磁学》是高等学校物理专业的基础课之一，其主要研究电磁运动的基本现象和基本规律，包括：稳恒电场、稳恒磁场、似稳电磁场和迅变电磁场；电磁场与物质的相互作用；直流电路和交流电路等。通过本课程的学习，学生应该达到以下要求：
1、全面地、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学问题的能力；为后继课程奠定必要的基础；
2、具有分析和处理与讲授高中物理课程电磁学部分的能力；
3、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；了解电磁学的发展与其他学科的关系等。
二、教学改革设想：
1、电磁学内容主要有两方面，即场和路，考虑到学生在中学阶段对路接触较多，且比较熟悉，而对场相对来说接触较少，所以从教学内容上，适当压缩路的内容，扩大场的内容的课时比例，重点讲授电磁运动的基本现象、基本概念和基本规律，包括：稳恒电场、稳恒磁场、似稳电磁场和迅变电磁场；对直流电路、交流电路和磁路少讲。
2、在教好基础理论的前提下，适当介绍一些与电磁学有关的近代科学技术的新成就，以扩大学生的知识面。对电磁场与物质的相互作用的内容只作一般讲授，不作过高要求。
3、习题是学好基础理论的必要手段，在教学中，布置一些对基本概念和基本定律理解上有帮助的思考题、习题，并根据具体情况，讲授一些习题课，培养学生分析问题和解决问题的能力，指导他们的学习方法。
4、根据教学内容，适当做些演示实验，并尽可能采用现代化教学手段。
三、成绩考核方法
闭卷考试
四、讲授大纲及课时分配
第一章
静电场（12课时）
本章的教学目的与要求：
目的要求：明确电荷、电场的物质属性，明确高斯定理的物理意义，并结合实例加深理解，明确高斯定理和静电场的环路定理充分表达了静电场的特性，要求学生牢固掌握电场强度矢量概念及其基本计算方法，牢固掌握电位差和电位的意义及计算方法。
本章的教学重点与难点：高斯定理、环路定理及它们的应用、电位。
第一节
电 荷
1、电荷的物质性
2、电荷的量子性
3、电荷守恒定律
第二节
库仑定律
1、库仑定律及其矢量形式
2、静电力的迭加原理
第三节
静电场
1、电场
2、电场强度矢量
3、场强的迭加原理和场强度的计算
第四节
高斯定理
1、电通量
2、高斯定理
3、用高斯定理求场强
第五节
电力线
1、电力线
2、电力线的性质
第六节
电 位
1、静电场的有位性，静电场的环路定理
2、电位和电位差
3、电位的迭加原理和电位的计算
4、等位面
5、电位与场强的微分关系
第二章
导体周围的静电场（6课时）
本章的教学目的与要求：
目的要求：了解静电平衡时导体的性质，加深对高斯定理与环路定理的理解，掌握用电力线这一工具讨论静电平衡现象这一方法。
本章的教学重点与难点：静电平衡时导体的性质，用电力线工具讨论静电平衡的若干电现象。
第一节 静电场中的导体
1、静电平衡
2、孤立导体形状对电荷分布的影响
3、导体静电平衡时的讨论方法
第二节
封闭导体壳内外的场
1、壳内空间的场
2、壳外空间的场
静电屏蔽
第三节
电容器及其电容
1、孤立导体的电容
2、电容器及其电容
3、电容器的联接
4、实例
第四节
带电体系的静电能
1、带电体的静电能
2、带电导体组的静电能
3、电容器的静电能
第三章
静电场中的电介质（6课时）
本章的教学目的与要求：
目的要求：
要求学生了解极化机制及讨论极化时所采用的“极化模型”，掌握极化强度矢量的意义；在束缚电荷概念的基础上，了解有介质存在时场的讨论方法；掌握E、P、D的联系和区别；引入D的意义；会用介质存在时的高斯定理计算电场。
本章的教学重点与难点：介质存在时场的讨论方法及场强计算，介质存在时高斯定理的应用。
第一节
偶极子
1、电介质与偶极子
2、偶极子在外电场中所受的力矩
3、偶极子激发的静电场
第二节
电介质的极化
1、位移极化和取向极化
2、极化强度矢量P
4、极化强度与场强的关系
第三节
极化电荷
1、极化电荷
2、极化电荷体密度与极化强度的关系
3、极化电荷面密度与极化强度的关系
第四节
有介质时的静电场方程
1、电位移矢量
2、有介质时的高斯定理
3、有介质时的静电场方程
第五节
电场的能量
1、电场的能量
2、电能密度
第四章 稳恒电流和电路（8课时）
本章的教学目的与要求：
目的要求：
要求学生了解稳恒电场概念及与静电场的异同，了解经典金属电子论及其缺陷，深入理解电动势的物理意义和电动势的数学表示方法，掌握用基尔霍夫方程求解复杂电路问题的方法。
本章的教学重点与难点：电动势的物理意义及数学表示方法，基尔霍夫方程组求解电路。
第一节
电流
稳恒电流
1、电流
电流强度
电流密度
2、连续性方程
3、稳恒电流和电场
第二节
直流电路
欧姆定律
焦耳定律
1、直流电路
2、欧姆定律
电阻
电阻率
3、焦耳定律
电功率
4、经典金属电子论
第三节
电阻的串联和并联
1、电阻的串联
2、电阻的并联
第四节
电流、电压和电阻的测量
1、安培表和伏特表
2、欧姆表
第五节
电源和电动势
1、非静电力
2、电动势
含源电路的欧姆定律
3、电动势的测量
电位差计
4、导线表面电荷的分布
5、直流电路的能量转换
第六节
基尔霍夫方程组
1、基尔霍夫方程组
2、实例
惠斯登电桥
第七节
二端网络理论简介
1、二端网络的概念
2、无源二端网络
3、有源二端网络
* 第八节 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、温差电现象的应用
* 第九节
气体导电和液体导电
1、气体导电
2、液体导电
第五章
稳恒电流的磁场（10课时）
本章的教学目的与要求：
目的要求：明确磁场的物质属性，明确磁场的“高斯定理”和安培环路定理充分表达了稳恒磁场的特性，掌握毕奥—萨伐尔定律矢量式的物理意义并用以计算磁场分布，掌握安培环路定理的内容及用以计算磁场分布的方法，掌握洛沦兹力和安培力的计算方法，
了解“安培”的定义。
本章的教学重点与难点：磁感应强度矢量的概念、毕奥—萨伐尔定律、迭加原理、磁场的“高斯定理”、安培环路定理及它们的应用。
第一节
基本磁现象
第二节
磁感应强度矢量B
磁感应线
运动电荷在磁场中
1、磁感应强度B
2、磁感应线
3、运动电荷在磁场中受到的力——洛沦兹力
4、电荷的圆周运动
第三节
毕奥—萨代尔定律
1、毕奥—萨代尔定律
2、长直载流导线的磁场
3、园形载流导线轴线上的磁场
4、密绕载流直螺线管轴线上的磁场
第四节 磁通量
磁场的“高斯定理”
1、磁通量
2、磁场的“高斯定理”
第五节
安培环路定理
1、安培环路定理
2、均匀无限长园柱载流导线的磁场
3、无限长密绕螺线管的磁场
4、密绕螺绕环的磁场
第六节
带电粒子在磁场中的运动
1、带电粒子在磁场中的运动
2、回旋加速器
*
3、速度选择器
*
4、汤姆逊实验
*
5、质谱仪
*6、霍尔效应
第七节
磁场对载流导体的作用
1、安培力公式
2、均匀磁场中的载流矩形线圈
3、磁电式电流计和原理
第八节
闭合电流的磁矩
1、任意平面闭合电流在磁场中的力偶矩
2、用磁矩表示平面载流线圈的磁场
第九节
“安培”的定义
1、两平行载流直导线间的相互作用力
2、电流强度单位——“安培”的定义
3、电流强度的绝对测量
第六章
电磁感应与暂态过程（10课时）
本章的教学目的与要求：
目的要求：要求学生对法拉第电磁感应定律的物理意义有深入的了解，掌握感生电场这一新的重要概念，并注意它与静电场的区别，掌握动生电动势、感生电动势的计算方法；要求学生能正确列出RL及RC串联电路的暂态过程的微分方程，并能求解和对解进行分析，了解初始条件的意义和在求解中的作用，要求学生注意流经电感L的电流不能突变的概念和注意电容C两端电压不能突变的概念。
本章的教学重点与难点：法拉第电磁感应定律、动生电动势、感生电动势、自感、互感、RL及RC串联电路的暂态过程。
第一节
电磁感应
1、电磁感应现象
2、法拉第电磁感应定律
第二节
楞次定律
1、楞次定律的两种表述；
3、考虑楞次定律后法拉第定律的表达式
第三节
动生电动势
1、动生电动势与洛伦兹力
2、动生电动势的计算
3、交流发电机的基本原理
第四节
感生电动势
1、感生电动势与感生电场
2、感生电场的性质
3、螺线管磁场变化引起的感生电场
4、电子感应加速器
第五节
自感
1、自感现象
2、自感系数
第六节
互感
1、互感现象
2、互感系数
3、互感线圈的串联
第七节
涡电流
1、涡流热效应
2、涡流磁效应
3、趋肤效应
第八节
RL串联电路的暂态过程
1、RL电路与直流电源的接通
2、已通电的RL电路的短接
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