《电动力学一》课程教学大纲.doc

《电动力学一》教学大纲 课程名称：电动力学 课程性质：专业必修课 课程教学目的： 电动力学(1)是在电磁学基础上系统阐述电磁场基本理论的课程。它是物理类各专业在学完电磁学和数学物理方法后开设的一门理论物理课。学习本课程的目的和要求: 1．掌握电磁场的基本规律，加深对电磁性质和时空观念的理解； 2．获得本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力，为学习后续课程和独立解决实际问题打下必需的基础； 3．通过对电磁场运动规律的学习，更深刻领会电磁场的物质性，帮助我们加深辩证唯物主义的世界观。 教学原则和教学方法 该课程涉及知识面广，难度大，课程紧。因此，课程内容应将重点放在培养学生正确理解和运用基本概念，基本方法上，在教学过程中注意贯彻少而精和密切联系物理实际问题的原则，着重培养学生分析问题和解决问题的能力。通过加强课外练习来加深对教学内容的理解，进一步培养学生运用数学方法分析和处理理论物理问题的能力。 课程总学时：54学时　（54学时） 考试与评估：考试形式为笔试。 教学内容和学时分配（“*”号部分是：为对电动力学理论作深入研究或有志报考研究生的学生而列出的，不包含在54学时内） 一、电动力学基本方程（15学时）（M 15学时） （一）麦克斯韦方程组,洛仑兹力公式 1．库仑定律、静电场的散度和旋律 2．电荷守恒定律、毕奥、沙伐尔定律、静磁场的散度和旋律 3．法拉第电磁感应定律、位移电流 4．真空中的麦克斯韦方程组 5．洛仑兹力公式 （二）介质中的麦克斯韦方程组 1．介质的极化和磁化 2．介质中的麦克斯韦方程组 （三）电磁场的边值关系 1．法向分量的跃变 2．切向分量的跃变 （四）电磁场的能量和动量 说明： 1．在普通物理基础上建立场方程的微分形式。重点是麦克斯韦方程组和边值关系； 2．本章习题课较多的应用是开课前要复习和介绍的矢量和张量运算公式。 二、静电场和稳恒磁场（15学时）（M 15学时） （一）静电场的基本方程及边值关系 （二）静电场的唯一性定理 （三）分离变量法 （四）电象法 （五）电多极矩 （六）稳恒磁场的基本方程及边值关系、磁矢势法 （七）磁标势法 *（八）磁多极矩、磁偶极子 *（九）格林函数法 *（十）超导体的电磁性质 说明： 1．重点是掌握静电场的基本方程、边值关系及所介绍的三种解法； 2．分离变量法着重介绍球坐标中拉氏方程解的应用，其他坐标系情况可在习题课上介绍。 三、电磁波的传播（15学时）（M 15学时） （一） 平面电磁波 1．电磁场波动方程 2．定态电磁波方程 3．平面电磁波 （二） 电磁波在介质界面上的反射和折射 1．反射和折射定律 2．菲涅耳公式 3．全反射、半波损失 （三） 有导体存在时电磁波的传播 1．导体内自由电荷的分布 2．均匀导体内的电磁波传播的性质 3．趋肤效应 4．电磁波在导体表面上的反射 （四） 波导管 （五） 谐振腔 *（六）无线电波的传播 *（七）高斯光束 说明： 1．重点解决几何光学和物理光学的基础理论问题； 2．波导问题宜先分析场分布的物理图像再作数学推导，且只讲矩形波导。 四、电磁波的激发和辐射（9学时）（M 9学时） （一）电磁场的矢势和标势、达朗伯方程 1．势函数的引入 2．规范变换和规范不变性 3．达朗伯方程 4．推迟势 （二） 电偶极辐射 1．计算辐射的一般公式 2．矢势的展开 3．电偶极辐射 4．辐射能流角分布和辐射功率 （三） 电磁场和电荷系统的能量转化与守恒定律 1．真空中的电磁场和电荷系统的能量转化与守恒定律 2．介质中的电磁场和电荷系统的能量转化与守恒定律 说明：重点介绍电磁场的势、达朗伯方程、电偶极辐射及电磁场的能量。 教学参考书主要目 1．罗春荣，陆建隆，《电动力学》（第三版），西安交通大学出版社，2000年； 2．郭硕鸿，《电动力学》（第二版），高等教育出版社，1997年； 3．彭恒武，徐锡中，《理论物理基础》，北京大学出版社，1999年。