中国科学技术大学电磁学教学视频

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加载中... 人观看 2019-06-19 13:54

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课程目录

课程介绍

本课程在阐述电磁学中基本的实验、概念、规律、理论时，结合相关内容，拔取库仑、毕奥-萨伐尔、安培、法拉第、麦克斯韦等前辈大师的工作为例，适当介绍提出问题、抓住要害、克服困难、寻找联系、揭示本质、做出发现的历史过程，向学生展现科学发展的生动过程及必由之路，以此激发学生学习研究的兴趣和主动性，旨在使学生在学习基础知识的同时，也得到了科学本质的培养。

一、教学目标及要求

使本科生掌握电磁彼此作用的基本规律。要求他们：

1．了解电荷、电流产生电场、磁场的规律；

2．了解电场与磁场的联系；

3．理解电磁场的物质性：它的能量、动量及角动量；

4．了解电场、磁场与各种物质的彼此作用；

5．理解麦克斯韦电磁理论；

6．了解电磁学与其它学科的联系;

7．了解电磁学与实际应用、高新技术的关系;

8．得到必然的科学本质教育：科学精神的培养，了解一些科学方法，明白科学思维的重要性以及科学与哲学的关系。

二、教学重点和难点

分章阐述：

第一章是静电学的基础。重点是电荷守恒原理；库仑的实验及库仑定律，静电力的叠加原理；静电场的描述，电场强度的引入；表述静电场整体性质的高斯定理及环路定理；用高斯定理求电场；由环路定理引出的电势，电势与电场强度的关系。其中的难点是电场的基本概念理解；静电场的两条基本定理的把握及应用；电势的零点的拔取问题。

第二章是从静电场和物质的彼此作用角度去研究各种物质中的静电场。重点是在静电场中的导体达到静电平衡时的性质；电容的定义与电容器；在静电场中电介质的极化机理及其描述，极化强度矢量；电介质中静电场的两条基本定理，电位移矢量的引入，高斯定理的应用；两种介质界面上的边值关系；唯一性定理的阐述及电像法。难点是导体达到静电平衡时的性质，导体表面电荷的分布；极化强度矢量的引入；电位移矢量的引入；对电像法的理解及运用。

第三章的重点是静电能储存在静电场中，静电场具有能量；非线性介质中有电滞损耗；可以用静电能求静电力。难点在点电荷系统的静电能与电场能量之间的关系；非线性介质及电滞损耗。

第四章的重点是电流密度的概念；电荷守恒定律的表达；稳恒条件及稳恒电路的欧姆定律；解复杂电路的基尔霍夫定律及应用。难点在于积分与微分形式的电荷守恒定律的理解；基尔霍夫定律的理解及熟练应用。

第五章与第一章的许多内容有平行之处。其重点是奥斯特的实验发现；磁场的引入与表达；安培的著名实验与安培定律；毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律及其应用；描述磁场总体性质的两条基本定理的理解；安培环路定律的应用。难点是磁场概念的理解；毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律的应用；磁场的两条基本定理的掌握及其应用。

第六章与第二章的许多内容有平行之处。重点是理解磁场与物质的彼此作用的本质；磁介质的磁化及其表述的物理量；唯一性定理的表述及几种磁场的求解方法；洛仑兹力与带电粒子在磁场中的运动特点。难点在于各种磁介质特性的微不雅观解释；磁荷法的理解与掌握；磁象法的熟练应用。

第七章法拉弟电磁感应定律的发现是重要的，其发现过程具有启发性；法拉弟对感生电动势的科学解释应该掌握，别的的重点是互感与自感的引入及计算；似稳电路的条件和暂态过程的分析、方程的建立。难点在于感生电动势的理解；暂态过程的掌握。

第八章与第三章的许多内容有平行之处。重点是磁能储存在磁场中，磁场具有能量；从N个载流线圈系统的磁能到磁场的磁能是一致的；利用磁能求磁力。在学好第三章的基础上，本章的难点仅在于熟练掌握磁能的求法。

第九章交流电流的重点是几种描述方法；复数表示法，相位的概念，复阻抗的引入；交流电的功率；串联谐振与并联谐振。难点是几种描述方法的等效性与关联；相位、复阻抗的理解；几种功率的关系；谐振条件及谐振的应用。

第十章的重点在于麦克斯韦方程的丰富的物理涵意；平面电磁波的产生与性质；电磁场的能量、动量。难点在于理解麦克斯韦方程的对称性问题；电磁场的角动量。

第十一章的重点是理解介质的电磁性能方程的重要性，各种介质电磁性能方程如何取得；三种特殊介质的性能方程；在这三种特殊介质中的电磁场的特点。难点是学时不够情况下只能介绍其中之一；缓慢运动介质涉及到狭义相对论，难以理解和掌握；超导介质涉及一点量子力学。

第十二章可以自学。重点是单位制怎样建立；量纲分析的重要性和应用；国际单位制和高斯制的关系。难点在于单位换算。

三、教材及主要参考书

教材：