《电磁学》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称电磁学 课程代码 PHYS1003 课程性质大类基础课 授课对象 物理学专业 学分 4 学时 72 主讲教师 孙华陈亚红 修订日期 2021年9月 指定教材赵凯华，陈熙谋《电磁学》，高等教育出版社，第四版，2018年 二、课程目标 (一)总体目标： 知识目标：牢固掌握电磁学的基本概念、基本定律、基本现象和基本数据，明确电磁学 在物理学整体框架中的地位，了解电磁学知识在现代科学技术中的重要应用：能力目标： 通过分析和解决电磁学的基本问题，培养严密的逻辑思维与数学技巧的应用能力，为后续电 动力学和其他专业课程的学习提供坚实基础。素质目标：掌握辩证唯物主义基本原理，建 正确的世界观和方法论，培养严谨求实的科学精神，激励勇于创新的奋斗情怀。 (二)课程目标： 课程目标1： 了解经典电磁学发展史中带来重大突破的一系列物理实验及基本概念的形成过程与相 互联系，理解从电磁学实验定律到电磁场方程的建立过程，了解电磁技术的现代应用与前沿 发展，掌握辩证唯物主义基本原理，建立科学的世界观和方法论。 课程目标2： 熟练掌握电磁学的基本概念、基本定律、基本现象和基本数据，熟练掌握电破场方程的 多种数学形式及相互联系，熟练掌握解决典型电磁学问题的基本技巧。 课程目标3： 联系实际，拓展视野，深入思考，培养严密的逻辑思维与数学技巧的应用能力，为今后 包括电动力学、固体物理、磁性物理、电路技术等专业课程的学习打下扎实的基础
《电磁学》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 电磁学 课程代码 PHYS1003 课程性质 大类基础课 授课对象 物理学专业 学 分 4 学 时 72 主讲教师 孙华 陈亚红 修订日期 2021 年 9 月 指定教材 赵凯华，陈熙谋 《电磁学》，高等教育出版社，第四版，2018 年 二、课程目标 （一）总体目标： 知识目标：牢固掌握电磁学的基本概念、基本定律、基本现象和基本数据，明确电磁学 在物理学整体框架中的地位，了解电磁学知识在现代科学技术中的重要应用； 能力目标： 通过分析和解决电磁学的基本问题，培养严密的逻辑思维与数学技巧的应用能力，为后续电 动力学和其他专业课程的学习提供坚实基础。素质目标：掌握辩证唯物主义基本原理，建立 正确的世界观和方法论，培养严谨求实的科学精神，激励勇于创新的奋斗情怀。 （二）课程目标： 课程目标 1： 了解经典电磁学发展史中带来重大突破的一系列物理实验及基本概念的形成过程与相 互联系，理解从电磁学实验定律到电磁场方程的建立过程，了解电磁技术的现代应用与前沿 发展，掌握辩证唯物主义基本原理，建立科学的世界观和方法论。 课程目标 2： 熟练掌握电磁学的基本概念、基本定律、基本现象和基本数据，熟练掌握电磁场方程的 多种数学形式及相互联系，熟练掌握解决典型电磁学问题的基本技巧。 课程目标 3： 联系实际，拓展视野，深入思考，培养严密的逻辑思维与数学技巧的应用能力，为今后 包括电动力学、固体物理、磁性物理、电路技术等专业课程的学习打下扎实的基础
(三)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求 毕业要求3：了解物理学前 沿和发展动态，新技术中的 物理思想，熟悉物理学新发 课程目标1 第一章到第八章 现、新理论、新技术对社会 的影响。 毕业要求2：堂探数学、物 理相关的基础知识、基本 物理实哈方法和实哈转能 课程目标2 第一章到第五章，第八章 具有运用物理学理论和方 法解决间题、解释或理解 物理规律。 毕业要求了.且有课魔调 研、设计、数据处理和学 课程目标3 第六章，第七章，第八章 术交流能力。毕业要求8： 具有自主学习和终身学习 意识和社会适应能力。 三、教学内容 第一章静电场 1.教学目标 本章是整个《电磁学》的开始篇，学好这部分内容对整个电磁学的学习具有重要的意 义。应启发同学多研究、多练习、多总结，以使学生掌握研究场的基本方法。本章包含电 荷的相互作用、电荷激发静电场的规律及静电场的性质等三部分内容，通过教学使学生牢 固掌握电场强度和电势的多种计算方法，同时配套介绍和应用矢量微积分的形式，这些工 具对后面的学习有者重要的应用。 2.教学重难点 本章重点是电场强度矢量和电位两个概念，静电场的两个方程，本章难点是梯度的概念和 对电场对称性的分析。 3.教学内容
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表 1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求 课程目标 1 第一章到第八章 毕业要求 3：了解物理学前 沿和发展动态，新技术中的 物理思想，熟悉物理学新发 现、新理论、新技术对社会 的影响。 课程目标 2 第一章到第五章，第八章 毕业要求 2：掌握数学、物 理相关的基础知识、基本 物理实验方法和实验技能, 具有运用物理学理论和方 法解决问题、解释或理解 物理规律。 课程目标 3 第六章，第七章，第八章 毕业要求 7：具有课题调 研、设计、数据处理和学 术交流能力。毕业要求 8： 具有自主学习和终身学习 意识和社会适应能力。 三、教学内容 第一章 静电场 1.教学目标 本章是整个《电磁学》的开始篇，学好这部分内容对整个电磁学的学习具有重要的意 义。应启发同学多研究、多练习、多总结，以使学生掌握研究场的基本方法。本章包含电 荷的相互作用、电荷激发静电场的规律及静电场的性质等三部分内容，通过教学使学生牢 固掌握电场强度和电势的多种计算方法，同时配套介绍和应用矢量微积分的形式，这些工 具对后面的学习有着重要的应用。 2.教学重难点 本章重点是电场强度矢量和电位两个概念，静电场的两个方程，本章难点是梯度的概念和 对电场对称性的分析。 3.教学内容
3.1静电现象 教学要点：两种电荷及其检验，物质的电结构，电荷守恒定律 3.2库仑定律 教学要点：库仑定律及其矢量形式、静电力的叠加原理 3.3电场强度 教学要点：电场、电场强度矢量、电场的叠加原理、电场线及性质 3.4高斯定理 教学要点：电通量、高斯定理、应用高斯定理计算场强 3.5静电力的功电势 教学要点：静电场的环路定理、电势电势差、电势的叠加原理和电势计算、等势面及 性质、电势和场强的关系 3.6带电体系的静电能 教学要点：点电荷体系的静电能公式、带电体的自能计算 4.教学方法 课堂讲授、双向讨论、演示实验 5.教学评价 随堂练习、例题讲解、课后习题 第二章静电场中的导体和电介质 1.教学目标 本章主要包括四个方面内容；静电平衡中导体上的性质、电容器，电介质的极化、 磁场的能量。注意培养学生应用静电知识分析，处理生活、生产中的有关问题的能力。掌 据对场和介质相互作用讨程的定性分析。明确引入申位移矢量的D的意义，堂探E、卫、D 的联系和区别。明确电场作为物质存在的 种形态而具有能量。 了解静电场的边界条件和 唯一性定理 2.教学重难点 本章的重点是静申平衡、导体的电容、静申场能、申介质中的高斯定理。难点包括 理解静电场的矢量场特征与物理性质之间的关联，掌握电介质静电极化的微观图像与宏观 图像，分辨静电能从电势能及电场能量两种角度描述时物理图像的转换。 3.教学内容 3.1静电场中的导体 教学要点：导体的静电平衡条件，电荷分布(3)导体壳（壳内无带电体的情形） 3.2电场中的导体空腔
3.1 静电现象 教学要点：两种电荷及其检验，物质的电结构，电荷守恒定律 3.2 库仑定律 教学要点：库仑定律及其矢量形式、静电力的叠加原理 3.3 电场强度 教学要点：电场、电场强度矢量、电场的叠加原理、电场线及性质 3.4 高斯定理 教学要点：电通量、高斯定理、应用高斯定理计算场强 3.5 静电力的功 电势 教学要点：静电场的环路定理、电势 电势差、电势的叠加原理和电势计算、等势面及 性质、电势和场强的关系 3.6 带电体系的静电能 教学要点：点电荷体系的静电能公式、带电体的自能计算 4.教学方法 课堂讲授、双向讨论、演示实验 5.教学评价 随堂练习、例题讲解、课后习题 第二章 静电场中的导体和电介质 1.教学目标 本章主要包括四个方面内容；静电平衡中导体上的性质、电容器，电介质的极化、 磁场的能量。注意培养学生应用静电知识分析，处理生活、生产中的有关问题的能力。掌 握对场和介质相互作用过程的定性分析。明确引入电位移矢量的 D 的意义，掌握 E、P、D 的联系和区别。明确电场作为物质存在的一种形态而具有能量。了解静电场的边界条件和 唯一性定理 2.教学重难点 本章的重点是静电平衡、导体的电容、静电场能、电介质中的高斯定理。难点包括 理解静电场的矢量场特征与物理性质之间的关联，掌握电介质静电极化的微观图像与宏观 图像，分辨静电能从电势能及电场能量两种角度描述时物理图像的转换。 3.教学内容 3.1 静电场中的导体 教学要点：导体的静电平衡条件，电荷分布（3）导体壳（壳内无带电体的情形） 3.2 电场中的导体空腔
教学要点：腔内无电荷时导体的性质，腔内有电荷时导体的性质，静电屏蔽，静电场 的场图描绘 3.3电容及电容器 教学要点：孤立导体的电容，电容器及电容，电容器的并联与穿凉，电容器的储能 (电能) 3.4电荷在电场中的运动 教学要点：运动电荷在均匀电场中的三种运动形式，洛伦兹半径与洛伦兹频率，相关 应用 3.5电介质 教学要点：电介质的极化，极化的微观机制，电极化强度矢量P,退极化场，电介质 的极化规律，极化率，电位移矢量D和有介质时的高斯定理，材料介电常数 2.6电场的能量和能量密度 教学要点：电场能量密度公式，电场能量的计算 4.教学方法 课堂讲授、双向讨论、演示实验 5.教学评价 随堂练习、例题讲解、课后习题 第三章恒定电流 1.教学目标 本章主要研究不随时间变化的稳恒电流和与之相应的稳恒电场。要求学生了解稳恒 电场的概念及静电场的异同，明确稳恒条件数学表达式的物理意义。要求联系中学实际及 生产、生活实际，基尔霍夫方程的应用实例进行分析。 2.教学重难点 本章重点为电流密度、电动势的概念电流的连续性方程和欧姆定律，难点是电动势 概念。 3.教学内容 3.1、电流的稳恒条件和导电规律 教学要点：电流电流密度矢量：电流的连续性方程；欧姆定律的微观形式与宏观形 式、电阻、电阻率：电功率焦耳定律，金属导电的经典微观解释 32电源及其电动势 教学要点：电动势的物理本质，电池的历史发明，几种现代电池典型类型：电源的路 端电压，闭合电路的电流和输出功率、电路中的能量守恒
教学要点：腔内无电荷时导体的性质，腔内有电荷时导体的性质，静电屏蔽，静电场 的场图描绘 3.3 电容及电容器 教学要点：孤立导体的电容，电容器及电容，电容器的并联与穿凉， 电容器的储能 （电能） 3.4 电荷在电场中的运动 教学要点：运动电荷在均匀电场中的三种运动形式，洛伦兹半径与洛伦兹频率，相关 应用 3.5 电介质 教学要点：电介质的极化，极化的微观机制，电极化强度矢量Ｐ，退极化场，电介质 的极化规律，极化率，电位移矢量 D 和有介质时的高斯定理，材料介电常数 2.6 电场的能量和能量密度 教学要点：电场能量密度公式，电场能量的计算 4.教学方法 课堂讲授、双向讨论、演示实验 5.教学评价 随堂练习、例题讲解、课后习题 第三章 恒定电流 1. 教学目标 本章主要研究不随时间变化的稳恒电流和与之相应的稳恒电场。要求学生了解稳恒 电场的概念及静电场的异同，明确稳恒条件数学表达式的物理意义。要求联系中学实际及 生产、生活实际，基尔霍夫方程的应用实例进行分析。 2. 教学重难点 本章重点为电流密度、电动势的概念电流的连续性方程和欧姆定律，难点是电动势 概念。 3. 教学内容 3.1、电流的稳恒条件和导电规律 教学要点：电流 电流密度矢量；电流的连续性方程；欧姆定律的微观形式与宏观形 式 、电阻 、电阻率；电功率 焦耳定律，金属导电的经典微观解释 3.2 电源及其电动势 教学要点：电动势的物理本质，电池的历史发明，几种现代电池典型类型；电源的路 端电压， 闭合电路的电流和输出功率、电路中的能量守恒
3.3简单电路 教学要点：串联和并联电路，相关应用 3.4、复杂电路 教学要点：基尔霍夫方程组的物理本质与应用 4.教学方法 课堂讲授、双向讨论、演示实验 5.教学评价 随堂练习、例题讲解、课后习题 第四章稳恒磁场 1.教学目标 本章主要研究电流激发磁场和磁场对电流及运动电荷的作用两部分内容。毕-萨定律 和安培定律是本章的两个基本定律。要透彻分析毕-萨定律矢量式的物理意义，并用以计 算。磁场中的高斯定理和安培环路定理是本章的两条基本定理，要求学生掌握安培环路定 理的内容及用以计算磁场分布的方法。要求学生能运用洛仑兹力公式，掌握带电粒子在均 匀磁场中的坛动规律 2.教学重难点 本章重点为恒定磁场的基本计算方法，难点是通过与电场的环路定力对比掌握并熟 悉环路定理的物理意义 3.教学内容 3.1基本磁现象和基本规律 教学要点：磁相互作用，磁场，安培定律，电流强度单位，磁感应强度矢量 3.2载流回路的磁场 教学要点：毕奥-萨伐尔定律，载流直导线的磁场，载流圆线圈轴线上的磁场，载流蝶 线管的磁场 3.3磁场的高斯定理与安培环路定理 教学要点：磁场的高斯定理，安培环路定理的表述及其证明，安培环路定理的应用距 3.4磁场对载流导线的作用 教学要点：安培力公式，平行无限长直导线间的相互作用，均匀磁场对平面载流线圈 的作用，载流线圈的磁矩，直流电动机的基本原理等安培力应用举例 3.5带电粒子在磁场中的运动
3.3 简单电路 教学要点：串联和并联电路，相关应用 3.4、复杂电路 教学要点：基尔霍夫方程组的物理本质与应用 4.教学方法 课堂讲授、双向讨论、演示实验 5.教学评价 随堂练习、例题讲解、课后习题 第四章 稳恒磁场 1. 教学目标 本章主要研究电流激发磁场和磁场对电流及运动电荷的作用两部分内容。毕-萨定律 和安培定律是本章的两个基本定律。要透彻分析毕-萨定律矢量式的物理意义，并用以计 算。磁场中的高斯定理和安培环路定理是本章的两条基本定理，要求学生掌握安培环路定 理的内容及用以计算磁场分布的方法。要求学生能运用洛仑兹力公式，掌握带电粒子在均 匀磁场中的运动规律。 2. 教学重难点 本章重点为恒定磁场的基本计算方法，难点是通过与电场的环路定力对比掌握并熟 悉环路定理的物理意义 3. 教学内容 3.1 基本磁现象和基本规律 教学要点：磁相互作用，磁场，安培定律，电流强度单位，磁感应强度矢量 3.2 载流回路的磁场 教学要点：毕奥-萨伐尔定律，载流直导线的磁场，载流圆线圈轴线上的磁场，载流螺 线管的磁场 3.3 磁场的高斯定理与安培环路定理 教学要点：磁场的高斯定理，安培环路定理的表述及其证明，安培环路定理的应用距 离 3.4 磁场对载流导线的作用 教学要点：安培力公式，平行无限长直导线间的相互作用，均匀磁场对平面载流线圈 的作用，载流线圈的磁矩，直流电动机的基本原理等安培力应用举例 3.5 带电粒子在磁场中的运动