课程基本信息课程名称电磁学课程编号08200080学分课程性质专业必修课4学分授课对象物理学专业开课院系物理科学与技术学院教研室主任：陈秀艳教学院长：李柳教师信息主讲教师：毋妍妍考核方式：闭卷笔试、平时考核相结合课时信息周学时：5学时学时：72学时实验学时：0学时上课周数：15周教材梁灿彬.电磁学，（第四版）.高等教育出版社教材：[1].姚启钧.《电磁学》（第三版）[M].北京：高等教育出版社,2008参考教材[2].赵凯华。《电磁学》（第四版）[M].北京：高等教育出版社,2018.与资料参考资源：[1] https://mooc1.chaoxing.com/course-ans/ps/233374194[2]电磁学_哈尔滨工业大学_中国大学MOOC(慕课)(icourse163.org)[3]电磁学_西安交通大学_中国大学MOOC(慕课)(icourse163.org)预修课程：力学，高等数学课程衔接后续课程：数学物理方法，电动力学本课程是面向我校物理学专业本科一年级学生开放的一门专业必修课。物理学专业学学情分析生有较好的物理基础，且大部分学生对课程表现出浓厚的兴趣。电磁学内容较为抽象，难以理解，尤其是在数学模型与物理现象之间的联系上缺乏直观理解。且电磁学中涉及大量的数学工具（如微积分、线性代数等），一些学生的数学基础较薄弱，难以有效应用这些工具解决物理问题。根据学情分析和毕业要求，教学将加强概念理解、适当穿插数学工具的应用教学，以期能帮助学生更好地掌握电磁学的核心内容，为未来的学习打下坚实的基础。《电磁学》为本科物理学专业的专业必修课，定位为专业基础课。通过本课程的学习，学生在获得相应学分的同时，将达成以下课程目标：课程目标1：了解电磁学基本理论在生产生活和前沿科技中的广泛应用，拓展科学视野，激发学生爱国情怀，培养科学研究精神，发展学生文献查阅能力、自主学习能力、创课程目标新思维能力和创新创业意识。通过电磁学理论在三峡水利等国家重大工程中的应用，培养学生认识我们国家制度的优越性。课程目标2：理解静电场的基本基本规律，掌握有导体时的静电场和有电介质时的静电场基本概念和基本规律，具有分析和解决静电场问题的能力。能运用静电场的概念、定2
2 课程基本信息 课程名称 电磁学 课程编号 08200080 课程性质 专业必修课 学 分 4 学分 授课对象 物理学专业 开课院系 物理科学与技术学院 教研室主任：陈秀艳 教学院长：李柳 教师信息 主讲教师：毋妍妍 考核方式：闭卷笔试、平时考核相结合 课时信息 上课周数：15 周 周学时：5 学时 学 时：72 学时 实验学时：0 学时 教材 梁灿彬. 电磁学. （第四版）.高等教育出版社 参考教材 与资料 教 材： [1].姚启钧.《电磁学》（第三版）[M].北京:高等教育出版社,2008. [2].赵凯华.《电磁学》（第四版）[M].北京:高等教育出版社,2018. 参考资源： [1] https://mooc1.chaoxing.com/course-ans/ps/233374194 [2] 电磁学_哈尔滨工业大学_中国大学 MOOC(慕课) (icourse163.org) [3] 电磁学_西安交通大学_中国大学 MOOC(慕课) (icourse163.org) 课程衔接 预修课程：力学，高等数学 后续课程：数学物理方法，电动力学 学情分析 本课程是面向我校物理学专业本科一年级学生开放的一门专业必修课。物理学专业学 生有较好的物理基础，且大部分学生对课程表现出浓厚的兴趣。电磁学内容较为抽象，难 以理解，尤其是在数学模型与物理现象之间的联系上缺乏直观理解。且电磁学中涉及大量 的数学工具（如微积分、线性代数等），一些学生的数学基础较薄弱，难以有效应用这些 工具解决物理问题。 根据学情分析和毕业要求，教学将加强概念理解、适当穿插数学工具的应用教学，以 期能帮助学生更好地掌握电磁学的核心内容，为未来的学习打下坚实的基础。 课程目标 《电磁学》为本科物理学专业的专业必修课，定位为专业基础课。通过本课程的学习， 学生在获得相应学分的同时，将达成以下课程目标： 课程目标 1：了解电磁学基本理论在生产生活和前沿科技中的广泛应用，拓展科学视 野，激发学生爱国情怀，培养科学研究精神，发展学生文献查阅能力、自主学习能力、创 新思维能力和创新创业意识。通过电磁学理论在三峡水利等国家重大工程中的应用，培养 学生认识我们国家制度的优越性。 课程目标 2：理解静电场的基本基本规律，掌握有导体时的静电场和有电介质时的静 电场基本概念和基本规律，具有分析和解决静电场问题的能力。能运用静电场的概念、定
理、定律和基尔霍夫定律分析和计算恒定电流和电路中的电势、电压和电流等物理量。掌握毕奥-萨伐尔定律和安培环路定理，会分析计算带电粒子在磁场中运动和通电导体在磁场中的受力。掌握电磁感应定律，会计算动生电动势和感生电动势。理解麦克斯韦方程组，会用波动方程计算电磁波的传播。课程目标3：理解静电磁场的基本概念、定理和定律。能运用基尔霍夫定律分析和计算恒定电流和电路中的电势、电压和电流等物理量。理解法拉第电磁感应定律和楞次定律。理解麦克斯韦方程组。扩展相应的中学物理知识，能够独立解决中学物理电磁学相关问题，能用更高的物理观点理解中学物理电磁学内容，认识要想教好中学物理，必须学好大学物理，为今后从事中学物理教学工作打下坚实的基础。课程目标4：了解《电磁学》的发展历史。熟悉电磁学中研究物理概念、定理、定律的一般方法，掌握用电磁学的概念、定理和定律解决具体问题。培养严密的逻辑思维能力、分析和处理实际问题的能力，初步培养用高等数学知识解决电磁学问题的能力。通过电磁场、恒定电流、恒定电路和电磁感应基本定理和定律的应用，动手实验，使学生初步体验团队合作交流，建立进行良好沟通交流的意识，培养团队协作精神。总评成绩=过程性考核成绩（占总成绩的40%）+期末笔试试卷成绩（占总成绩的60%）过程性考核构成：课堂参与（占总成绩的10%）+阶段测验（占总成绩的12%）+作业成绩（占总成绩的18%）考核方式注：课堂参与：课堂提问及表现各占总成绩的5%：作业成绩：每学期2项作业，作业1占总成绩的12%，作业2占总成绩的6%，共占总成绩的18%。理论实践章次内容总课时支撑课程目标课时课时第一章静电场的基本规律课程目标1、2、3、410100第二章808课程目标1、2、3、4有导体时的静电场第三章课程目标1、210100静电场中的电介质第四章恒定电流和电路课程目标1、2、3、410100第五章恒定电流的磁场课程目标1、2、3、410010第六章电磁感应与暂态过程课程目标1、2、3、414 140第七章磁介质60课程目标1、26第八章时变电磁场和电磁波课程目标1、2、3、44403
3 理、定律和基尔霍夫定律分析和计算恒定电流和电路中的电势、电压和电流等物理量。掌 握毕奥-萨伐尔定律和安培环路定理，会分析计算带电粒子在磁场中运动和通电导体在磁场 中的受力。掌握电磁感应定律，会计算动生电动势和感生电动势。理解麦克斯韦方程组， 会用波动方程计算电磁波的传播。 课程目标 3：理解静电磁场的基本概念、定理和定律。能运用基尔霍夫定律分析和计 算恒定电流和电路中的电势、电压和电流等物理量。理解法拉第电磁感应定律和楞次定律。 理解麦克斯韦方程组。扩展相应的中学物理知识，能够独立解决中学物理电磁学相关问题， 能用更高的物理观点理解中学物理电磁学内容，认识要想教好中学物理，必须学好大学物 理，为今后从事中学物理教学工作打下坚实的基础。 课程目标 4：了解《电磁学》的发展历史。熟悉电磁学中研究物理概念、定理、定律 的一般方法，掌握用电磁学的概念、定理和定律解决具体问题。培养严密的逻辑思维能力、 分析和处理实际问题的能力，初步培养用高等数学知识解决电磁学问题的能力。通过电磁 场、恒定电流、恒定电路和电磁感应基本定理和定律的应用，动手实验，使学生初步体验 团队合作交流，建立进行良好沟通交流的意识，培养团队协作精神。 考核方式 总评成绩=过程性考核成绩（占总成绩的 40%）+ 期末笔试试卷成绩（占总成绩的 60%） 过程性考核构成：课堂参与（占总成绩的 10%）+ 阶段测验（占总成绩的 12%）+ 作 业成绩（占总成绩的 18%） 注：课堂参与：课堂提问及表现各占总成绩的 5%； 作业成绩：每学期 2 项作业，作业 1 占总成绩的 12%，作业 2 占总成绩的 6%，共占 总成绩的 18%。 第一章 静电场的基本规律 课程目标 1、2、3、4 10 10 0 第二章 有导体时的静电场 课程目标 1、2、3、4 8 8 0 第三章 静电场中的电介质 课程目标 1、2 10 10 0 第四章 恒定电流和电路 课程目标 1、2、3、4 10 10 0 第五章 恒定电流的磁场 课程目标 1、2、3、4 10 10 0 第六章 电磁感应与暂态过程 课程目标 1、2、3、4 14 14 0 第七章 磁介质 课程目标 1、2 6 6 0 第八章 时变电磁场和电磁波 课程目标 1、2、3、4 4 4 0
《电磁学课程》教案授课课题第1讲81.1电荷$1.2库仑定律知识目标：1.了解电荷的基本性质及其存在形式；2.掌握库仑定律和叠加原理。能力目标：1.能够观察日常生活中与电荷相关的现象（如摩擦起电、静电吸引）并进行准确描述：2.能够利用库仑定律进行计算，解决电荷间相互作用力的相关问题，并能够教学目标合理解释计算结果；3.能够对库仑定律的适用范围进行讨论。素养目标：1通过静电现象中的“因果联系”和自然规律，培养学生的辩证思维能力，引导学生认识到自然现象的背后蕴含着科学原理，从而养成严谨的科学态度。2.通过库仑定律的学习，培养学生逻辑推理能力和解决复杂问题的能力。教学重点：1.了解电荷及其相互作用的基本属性；2.掌握库仑定律、电荷的单位和叠加原理。教学重难点教学难点：1.理解电荷量子化和守恒定律，四种基本相互作用介绍；2.理解库仑定律的失量形式，叠加原理。教学方法讲授法、讨论法教学手段多媒体教学、板书、超星平台2学时教学时数教学过程教学内容教学活动课程总体介绍向同学们介绍电磁学的学习内容，即电荷及运动电荷产生电场和磁场的规律：电介绍课程研究对象、主要磁场对电荷及运动电荷的作用：电场和磁场的相互联系：电磁场对物质的各种效应。内容及重难一、新课导入点。回顾中学学习的静电现象知识，并回答以下问题：（1）为什么我们在拿掉毛衣时经常会听到静电的声音？问题法导入（2）为什么塑料袋、气球等物体会因为摩擦而吸引到头发或者小纸屑呢？新课（3）摩擦起电的实质是什么？4
4 《电磁学课程》教案 授课课题 第 1 讲 §1.1 电荷 §1.2 库仑定律 教学目标 知识目标：1.了解电荷的基本性质及其存在形式； 2. 掌握库仑定律和叠加原理。 能力目标：1.能够观察日常生活中与电荷相关的现象（如摩擦起电、静电吸引）并进行 准确描述； 2. 能够利用库仑定律进行计算，解决电荷间相互作用力的相关问题，并能够 合理解释计算结果； 3. 能够对库仑定律的适用范围进行讨论。 素养目标：1.通过静电现象中的“因果联系”和自然规律，培养学生的辩证思维能力，引 导学生认识到自然现象的背后蕴含着科学原理，从而养成严谨的科学态度。 2.通过库仑定律的学习，培养学生逻辑推理能力和解决复杂问题的能力。 教学重难点 教学重点：1.了解电荷及其相互作用的基本属性； 2. 掌握库仑定律、电荷的单位和叠加原理。 教学难点：1.理解电荷量子化和守恒定律，四种基本相互作用介绍； 2.理解库仑定律的矢量形式，叠加原理。 教学方法 讲授法、讨论法 教学手段 多媒体教学、板书、超星平台 教学时数 2 学时 教 学 过 程 教学内容 教学活动 课程总体介绍 向同学们介绍电磁学的学习内容，即电荷及运动电荷产生电场和磁场的规律；电 磁场对电荷及运动电荷的作用；电场和磁场的相互联系；电磁场对物质的各种效应。 回顾中学学习的静电现象知识，并回答以下问题： （1）为什么我们在拿掉毛衣时经常会听到静电的声音？ （2）为什么塑料袋、气球等物体会因为摩擦而吸引到头发或者小纸屑呢？ （3）摩擦起电的实质是什么？
二、新课讲解介绍人类早1.电荷期对电现象的认识（1）电荷的种类及相互作用种类：正电荷、负电荷作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引讲述历史上（一般地说：使物体带电就是使它获得多余的电子或从它取出一些电子）一些重大发现的具体过美国人富克林利用刚从欧洲船载邮来的莱顿瓶做实法国人，王家花园管家，杜养发现程，例如汤姆相互排斥作用物带同种电，相互吸验，提出了正电、负电的概念，电荷守恒定律引物带不同种电，提出玻璃电、树正电-丝绸摩擦过的玻璃棒上带正电逊发现电子、脂电（琥珀上产生的），改进了吉负电-一毛皮摩擦过的橡胶棒上带负电卢慈福确定尔伯特的验电器，成为现在所用的风筝实验证实了闪电式放电现象，天电地电是一样的。原子的有核样子制成了避雷针。模型等，引入思政点：静电1747年1733年1745年现象中的“因果联系”和自然荷兰菜顿大学马春布罗克和他的助手发现了盛水的玻璃瓶能储电，法国人诺莱特制成了莱顿瓶。规律，培养学法国人诺莱特在欧洲各处做静电实验，700修道士300米距离，全跳起来；生的辩证思维能力，从而（2）电荷守恒定律养成严谨的一个系统，如果没有净电荷出入其边界，则其正、负电荷的电量的代数和将保持科学态度。不变英国人，汤姆逊发现电子的存英国人，卢瑟福利用α在，精确测量了电子的核质比，粒子轰击金属箔实验，并确定是唯一的：预言了原子确定了原子的有核模型。的枣糕模型。1911年1879年1913年美国人密立根利用油滴实验精确测量得到了电子的电荷量。（2）电荷量子化在自然界中所观察到的电荷均为基本电荷e的整数倍。这也是自然界中的一条基本规律，表明电荷是量子化的。直到现在还没有足够的实验来否定这个规律。强调带电体能否看作是2.库仑定律点电荷必须（1）点电荷：带电体本身线度比它到其他带电体间的距离小得多时，带电体的根据具体情大小和形状可忽略不计，这个带电体称为点电荷。（如同质点一样，是假想模型）况来决定说明：（1）“点电荷”是理想化模型：5
5 种类：正电荷、负电荷 作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 （一般地说：使物体带电就是使它获得多余的电子或从它取出一些电子） 一个系统，如果没有净电荷出入其边界，则其正、负电荷的电量的代数和将保持 不变 在自然界中所观察到的电荷均为基本电荷�的整数倍。这也是自然界中的一条基本 规律，表明电荷是量子化的。直到现在还没有足够的实验来否定这个规律。 ：带电体本身线度比它到其他带电体间的距离小得多时，带电体的 大小和形状可忽略不计，这个带电体称为点电荷。（如同质点一样，是假想模型） 说明：（1）“点电荷”是理想化模型；
（2）连续带电体可以看作是点电荷的集合1785年，法国人库仑通过实验（扭秤实验）提出了第一个电学定律一库仑定律。十图1-2库仑扭秤重点讲解库（2）库仑定律内容仑定律的内真空中两点电荷之间的相互作用力大小与他们电量乘积成正比，与他们之间距离容和矢量表成反比，方向在他们连线上，同性相斥、异性相吸。这叫做库仑定律。达式，使用条件及受力方1'12O?向的判断。F12施→受q192图1-3用库仑定律矢量形式判断两个点电荷间静电力的方向Fi=kqg2e2e,是单位矢量(1.2.1)18=8.854×10-12（C2Nm2）真空介电常数k4元0Fi,=-F21(1.2.2)说明：（1）库仑定律是静电学的基本规律：（2）适用宏观与微观系统：（3）原子结构、分析结构、固体结构等化学作用中，静电学占主要成分：教师示范，学（4）可以应用于连续带电体的作用问题。习练习例1如图，电子与质子之间的距离约为5.3×10-"m，求它们之间的万有引力和静电力。解：I e?(1.6×10-19)2=8.23×10-8NF=24元×8.85×10-12×(5.3×10-)4元。F。= "=6.67×10x167x10x911x10-提出思考：如=3.64×10-47N果空间有两(5.3×10-1)个以上的点电荷，电荷之3.静电力的叠加原理间的作用力6
6 （2）连续带电体可以看作是点电荷的集合 1785 年，法国人库仑通过实验（扭秤实验）提出了第一个电学定律-库仑定律。 图 1-2 库仑扭秤 真空中两点电荷之间的相互作用力大小与他们电量乘积成正比，与他们之间距离 成反比，方向在他们连线上，同性相斥、异性相吸。这叫做库仑定律。 图 1-3 用库仑定律矢量形式判断两个点电荷间静电力的方向 1 2 12 2 12 12 q q F k e e r 是单位矢量 （1.2.1） 12 2 1 2 0 0 1 =8.854 10 (C N m ) 4 k 真空介电常数 F12= F21 （1.2.2） 说明：（1）库仑定律是静电学的基本规律； （2）适用宏观与微观系统； （3）原子结构、分析结构、固体结构等化学作用中，静电学占主要成分； （4）可以应用于连续带电体的作用问题。 如图，电子与质子之间的距离约为 11 5.3 10 m ，求它们之间的万有引力和 静电力。 2 19 2 8 1 2 12 11 2 0 27 31 11 47 2 11 2 1 (1.6 10 ) 8.23 10 4 4 8.85 10 (5.3 10 ) 1.67 10 9.11 10 6.67 10 3.64 10 (5.3 10 ) e p G e F N r m m F G N r （