《电磁学与电动力学》课程教学资源（学习指导书，双语，共十四章）

《电磁学与电动力学（双语）》学习指导书课程简介课程编号：06100033，06100034学时：136一、课程的性质和任务电磁学与电动力学（双语）课程是在教育部文件对双语教学提出明确要求，我院征集双语重点课程申报的环境下申报并开设的，是双语教学系列课程中的第二门。该课程将原课程设置中的电磁学、电动力学两门课程连贯起来，在第三、四两学期连续开设，包含物理本科的两门专业基础主干课，该课程采用英文原版教材《TheManchesterPhysicsSeries-Electromagnetism》。该教材贯通普通物理中的电磁学与理论物理中的电动力学两部份，包含普通物理电磁学中的主干内容，同时将电动力学中相应的提高内容有机地穿插其中。其中相应于理论物理电动力学的内容，包含了电磁场的基本理论和计算，并增加了“传输线”内容。通过对本课程的学习，要求学生掌握电学和磁学的基本理论和对代表性电磁现象的理解和分析，掌握基本的电磁场理论。能够用电磁学方法分析常见的电磁现象以及在一定程度上解释或解决电磁领域的应用问题。二、相关课程的衔接本课程要求在学完全部《高等数学》之后开设，需要《力学》课程作为部分基础。三、教学的基本要求学习并掌握静电场、静磁场、稳恒电流、电磁感应、线性电路、传输线和波导、电磁波的传播和辐射、狭义相对论等各部份中的基本概念、理论、方法。1

《电磁学与电动力学(双语)》学习指导书 课程简介 课程编号：06100033,06100034 学时：136 一、课程的性质和任务 电磁学与电动力学(双语)课程是在教育部文件对双语教学提出明确要求，我院 征集双语重点课程申报的环境下申报并开设的，是双语教学系列课程中的第二门。 该课程将原课程设置中的电磁学、电动力学两门课程连贯起来，在第三、四两学期连 续开设，包含物理本科的两门专业基础主干课，该课程采用英文原版教材《The Manchester Physics Series - Electromagnetism》。该教材贯通普通物理中的电磁学与理 论物理中的电动力学两部份，包含普通物理电磁学中的主干内容，同时将电动力学 中相应的提高内容有机地穿插其中。其中相应于理论物理电动力学的内容，包含了 电磁场的基本理论和计算，并增加了“传输线”内容。 通过对本课程的学习，要求学生掌握电学和磁学的基本理论和对代表性电磁现 象的理解和分析，掌握基本的电磁场理论。能够用电磁学方法分析常见的电磁现象 以及在一定程度上解释或解决电磁领域的应用问题。 二、相关课程的衔接 本课程要求在学完全部《高等数学》之后开设，需要《力学》课程作为部分基础。 三、教学的基本要求 学习并掌握静电场、静磁场、稳恒电流、电磁感应、线性电路、传输线和波导、电磁波的 传播和辐射、狭义相对论等各部份中的基本概念、理论、方法。 1

四、教学方法与重点、难点教学方法：采用英文原版教材，课堂讲授以汉语为主，介绍英文关键词，适度采用成句成段的英语口语。要求学生在听懂教师讲解的基础上，能够读懂英文教材，用英文做作业。测验和考试采用全英文试卷。重点：静电场、静磁场、电磁波、狭义相对论。难点：物理概念和理论的理解、分析方法的掌握和运用、数学手段的运用、有关场的微分运算的理解。五、建议学时分配讲课学实验或上备注教学内容实验序号时机学时第一章：静电力和静电能1210第二章：电介质10第三章：静电场的计算12第四章：稳恒电流和磁场10第五章：物质中的磁场12第六章：电磁感应和磁能10第七章：交流电和暂态过程8第八章：线性电路8第九章：传输线8第十章：麦克斯韦方程组10第十一章：电磁波d第十二章：波导6第十三章：电磁波的辐射14第十四章：狭义相对论138总计：2

四、教学方法与重点、难点 教学方法：采用英文原版教材，课堂讲授以汉语为主，介绍英文关键词，适度采用 成句成段的英语口语。要求学生在听懂教师讲解的基础上，能够读懂英文教材，用英文 做作业。测验和考试采用全英文试卷。 重点：静电场、静磁场、电磁波、狭义相对论。 难点：物理概念和理论的理解、分析方法的掌握和运用、数学手段的运用、有关场的 微分运算的理解。 五、建议学时分配 教学内容 讲课学 时 实验序号 实验或上 机学时 备注 第一章：静电力和静电能 12 第二章：电介质 10 第三章：静电场的计算 10 第四章：稳恒电流和磁场 12 第五章：物质中的磁场 10 第六章：电磁感应和磁能 12 第七章：交流电和暂态过程 10 第八章：线性电路 8 第九章：传输线 8 第十章：麦克斯韦方程组 8 第十一章：电磁波 10 第十二章：波导 8 第十三章：电磁波的辐射 6 第十四章：狭义相对论 14 总计： 138 2

六、课程考核本课程采用的考核方法为闭卷考试，试卷为全英文。成绩比例：期末80%，平时20%七、教材及主要参考书教材：I.S.Grant,W.R.Phillips,Electromagnetism,ManchesterPhysics Series,JohnWiley & Sons Ltd.1975。Introduction toElectrodynamics,Third Edition, David J.Griffiths,PearsonEducation,Inc.世界图书出版公司，1999参考书：Electromagnetic fields,2ndEdition,RoaldK.Wangsness, John Wiley & Sons,1986ClaytonR.Paul, SyedA.Nasar,Introduction toelectromagneticfields,McGraw-Hill, Inc. 1987。Paul A. Tipler, Physics, Volume 2: Electricity and Magnetism W. H. FreemanandCompany,1999Electromagnetism,V.Rossiter,Heyden&Son Ltd.,1979赵凯华，陈熙谋，电磁学，高等教育出版社，1985年（第二版），高等教育出版社，1997年郭硕鸿，《电动力学》陈世民，《电动力学》，高等教育出版社，2003年3

六、课程考核 本课程采用的考核方法为闭卷考试，试卷为全英文。成绩比例：期末 80%，平时 20%。 七、教材及主要参考书 教材： I. S. Grant, W. R. Phillips, Electromagnetism, Manchester Physics Series, John Wiley & Sons Ltd. 1975。 Introduction to Electrodynamics, Third Edition, David J. Griffiths, Pearson Education, Inc. 世界图书出版公司，1999 参考书： Electromagnetic fields, 2 nd Edition, Roald K. Wangsness, John Wiley & Sons, 1986 Clayton R. Paul, Syed A. Nasar, Introduction to electromagnetic fields，McGraw￾Hill, Inc. 1987。 Paul A. Tipler, Physics, Volume 2: Electricity and Magnetism W. H. Freeman and Company, 1999. Electromagnetism, V. Rossiter, Heyden & Son Ltd., 1979. 赵凯华，陈熙谋，电磁学，高等教育出版社，1985 年. 郭硕鸿，《电动力学》（第二版），高等教育出版社，1997 年. 陈世民，《电动力学》，高等教育出版社，2003 年. 3

学习指导学习方法：1.充分利用课堂上的时间，认真听课，积极思考，参与互动，适当记笔记。2.课后认真阅读英文教材，主要是阅读与教师重点讲授的内容有关的段落。适当参考教师的电子教案，但不要依赖。可以参考其它的中文参考书，但不要依赖本教材的中文翻译本。认真，耐心，不急不燥，一定会有成效。3．善于提问。提问是学习的重要环节。记下不懂的问题，利用答疑时间多问老师。问得越多，理解得越清楚。同学间也可以互相讨论，讨论也可以解决问题。4.认真解答习题。先读懂问题。如果读懂了问题却无从下手，那就是相关的知识还不熟悉。先回头复习，看书，看笔记。解答习题的关键是清楚理解所学的概念，规律和公式并准确地运用。基本上不要求解题技巧。一定要先复习知识，后做作业。双语教学的目标，除了学习专业知识，还要培养书面双语能力。认真阅读英文教材，用英文做作业，获益非浅，受益终生。第一章：静电力和静电能概要1、教学内容：1.1电荷1.2电场1.3物质中的电场1.4高斯定理1.5静电能，电容器2、教学基本要求：掌握库仑定律、高斯定理、静电势和电势能的概念、分式及相关的计算。3、重点：高斯定理和静电势的概念和计算。难点：高斯定理的微分形式、电势梯度。4

学习指导 学习方法： 1. 充分利用课堂上的时间，认真听课，积极思考，参与互动，适当记笔记。 2. 课后认真阅读英文教材，主要是阅读与教师重点讲授的内容有关的段落。适当参 考教师的电子教案，但不要依赖。可以参考其它的中文参考书，但不要依赖本教 材的中文翻译本。认真，耐心，不急不燥，一定会有成效。 3. 善于提问。提问是学习的重要环节。记下不懂的问题，利用答疑时间多问老师。问 得越多，理解得越清楚。同学间也可以互相讨论，讨论也可以解决问题。 4. 认真解答习题。先读懂问题。如果读懂了问题却无从下手，那就是相关的知识还 不熟悉。先回头复习，看书，看笔记。解答习题的关键是清楚理解所学的概念， 规律和公式并准确地运用。基本上不要求解题技巧。一定要先复习知识，后做作 业。 双语教学的目标，除了学习专业知识，还要培养书面双语能力。认真阅读英文教材， 用英文做作业，获益非浅，受益终生。 第一章：静电力和静电能 概要 1、教学内容： 1.1 电荷 1.2 电场 1.3 物质中的电场 1.4 高斯定理 1.5 静电能, 电容器 2、教学基本要求： 掌握库仑定律、高斯定理、静电势和电势能的概念、分式及相关的计算。 3、重点：高斯定理和静电势的概念和计算。 难点：高斯定理的微分形式、电势梯度。 4

基本概念、定律和公式1q,92F21库仑定律Coulomb'slaw:Theforcebetweentwopointcharges41TE02Constant：真空介电常数(permittivityoffreespace）=9×10°NC-2mE.=8.85x10-12coulombnewton-m-24TTE0电场Electic Field:E(r)=limEq-oqThe electric field is a force per unit charge. The electric field E(r) is a vector functionof position-vector fields.E(r)has magnitude and direction atevery point.电力线，或场线Linesofforce,orfieldlines.The tangent directions of the field lines at every points are the directions of theelectric field. Field lines begin on positive charges and end on negative charges, or go toinfinity点电荷的产生的电场TheelectricfieldproducedbyapointchargeE(r)=r-r') The charge is at the point r, the field is measured at the4point r . The distance between the source point and the field point is Ir-rl电场叠加原理PrincipleofSuperpositionofElectricField:The total field is the vector sum of thefield produced by every parts separatelyqE(r)=(r-r,)4-JE-ds--qJ,E-ds--frpdt高斯定理Gauss'law:Theflux of a electric field out of a closed surface contributed bythe charges enclosed bytheclosed surface.高斯定理的微分形式The differential form ofGauss law：V·E=ple。The divergence ofa electric field at a certain point is proportional to the chargedensity at this point.(E+E+)ple在笛卡尔坐标系中inCartesiancoordinatesOxayaz5

基本概念、定律和公式 库仑定律 Coulomb's law: The force between two point charges F21= 1 40 q1 q2 r 21 3 r 21 Constant: 真空介电常数(permittivity of free space) 0=8.85×10−12 coulomb 2 newton −1 m −2 1 40 =9×109 N C −2m 2 电场 Electric Field: Er=lim q 0 F q . The electric field is a force per unit charge. The electric field Er is a vector function of position – vector fields. Er has magnitude and direction at every point. 电力线，或场线 Lines of force, or field lines. The tangent directions of the field lines at every points are the directions of the electric field. Field lines begin on positive charges and end on negative charges, or go to infinity. 点电荷的产生的电场 The electric field produced by a point charge E r= 1 4  q ∣r−r'∣ 3 r−r' The charge is at the point r' , the field is measured at the point r . The distance between the source point and the field point is ∣r−r'∣ 电场叠加原理 Principle of Superposition of Electric Field: The total field is the vector sum of the field produced by every parts separately. Er= 1 4 0 ∑i qi ∣r−ri ∣ 3 r−ri  高斯定理 Gauss' law: ∫S E⋅d S= 1 0 ∑i qi , ∫S E⋅d S= 1 0 ∫V d  The flux of a electric field out of a closed surface contributed by the charges enclosed by the closed surface. 高斯定理的微分形式 The differential form of Gauss' law: ∇⋅E=/0 . The divergence of a electric field at a certain point is proportional to the charge density at this point. 在笛卡尔坐标系中 in Cartesian coordinates  ∂Ex ∂ x  ∂ Ey ∂ y  ∂Ez ∂ z  =/ 0 5