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理论物理概论(电动力学)课程教学大纲
(ELECTRODYNAMICS)
学时数:48
其中:实验学时:0
课外学时:0
学分数:3
适用专业:物理学(师范)
一、课程的性质、目的和任务
电动力学是物理学专业学生的一门必修的重要学科基础课,它包括电磁场理论和狭义
相对论两部分,是继普通物理电磁学之后的理论性课程,是今后从事研究和应用开发的重
要基础理论。课程的目的和任务是:
1、加深对电磁场性质的理解,掌握电磁场的基本规律,了解狭义相对论的时空观及基
础理论。
2、获得用电动力学方法(包括数学方法)分析和处理电磁现象基本问题的初步能力,
为独立解决实际问题和学习后继课程打下基础。
3、通过学习电动力学,了解场和实物粒子都是物质以及质量和能量、时间和空间等的
辨证关系,培养学生的辨证唯物主义世界观,提高学生的科学素质和能力。
4、在深入掌握电磁场理论的基础上,有能力居高临下,深入浅出地分析中学电磁学教
材,提高作为中学物理教师的能力。
二、课程教学的基本要求
(一)理解数量场的方向导数和梯度的定义,并掌握计算方向导数和梯度的方法。
(二)解介质极化强度和静电场以及极化电荷(体密度、面密度)之间的关系,并利用这
些关系从已知某些量求另一些量。
(三)理解介质磁化强度和稳定电流磁场以及磁化电流之间的关系,并利用这些关系从已
知的某些量求另一些量。
(四)掌握和应用电磁场的能量公式、能流公式以及能量守恒与转化定律分析有关现象和
计算一些简单问题。
(五)平面单色电磁波在介质分界面上的反射定律和折射定律以及菲涅耳公式的导出,理
解全反射时的电磁场能流。
(六)理解加速运动电荷辐射电磁场的物理图象,理解电偶极辐射场以及辐射能流、辐射
功率和辐射阻尼力的性质。
三、课程的教学内容、重点和难点
第一章矢量分析与场论
一、场
1
1、场的概念及表示
2、场的直观描述方法
二、数量场的方向导数和梯度
1、方向导数
2、梯度
三、矢量场的通量及散度
1、有向曲面散度
2、散度
四、矢量场的旋度
1、环量
2、环量面密度
3、旋度
五、哈密尔顿算子
重点:场的梯度、散度、旋度的概念及计算。
难点:哈密尔顿算子。
第二章真空中的静电场
一、真空中的静电场方程
1、库仑定律
2、高斯定理和电场的散度
3、静电场的旋度
二、电介质中的静电场方程
1、电介质的极化
2、介质中的静电场方程
三、静电场的边值关系
1、法向分量的跃变
2、切向分量的跃变
四、静电场的势及其微分方程
1、静电势
2、电势梯度
3、电势的微分方程
4、电场的能量
五、静电场的唯一性定理电象法
2
六、拉普拉斯方程分离变量法
*七、电多极子
重点:静电势的微分方程及其求解,静电问题的电象法和分离
变量法。
难点:静电势的微分方程及其求解。
第三章稳定电流的磁场
一、电流和电场
1、欧姆定律的微分形式
2、电荷守恒定律
3、毕奥—萨伐尔定律
4、磁场的环量和旋度
5、磁场的散度
*6、磁场旋度和散度公式的证明
二、介质中的稳定磁场方程
1、介质的磁化
2、介质中的稳定磁场方程
三、稳定磁场的边值关系
1、法向分量的跃变
2、切向分量的跃变
四、磁场的矢势及其微分方程
1、矢势
2、矢势的微分方程
3、矢势的边
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