重庆大学关于制定修订本科课程-物理学.DOC

《电动力学》 教 学 大 纲 （课程代码 本大纲由物理学与电子工程学院李泽涛执笔草拟，经理论物理教研室讨论修订，物理学与电子工程学院教学工作委员会审定，教务处审核批准。 一、课程说明 课程类别：专业课（必修） 学时学分：51 学时，3 学分 适用专业：物理学本科 开课单位：物理学与电子工程学院 开课时间：三年级第二学期 先修课程：高等数学、力学、电磁学、光学、数学物理方法 二、课程的性质、目的和任务 电动力学是高等师范院校物理学本科专业理论物理课程的一部份，为专业必修课，在整个培养中占有重要的地位 2. 本课程共安排51学时，其中讲授45学时，习题课6学时，打*号内容可以不讲。考虑到先行课程《矢量分析与场论》并未开设，因此安排第0章（4学时）作为预备知识，讲授矢量分析与场论的基础知识，它是学习电动力学的工具。 四、学时分配： 章次 内 容 总课时 理论课时 习题课 0 预备知识—矢量分析与场论 4 4 1 电磁现象的普遍规律 10 9 1 2 静电场 12 10 2 3 静磁场 4 4 4 电磁波的传播 6 5 1 5 电磁波的辐射? 4 4 6 狭义相对论 11 9 2 合 计 51 45 6 五、教学内容与基本要求 第0章 预备知识—矢量分析与场论（4学时） 教学目的： 理解矢量场、梯度、散度和旋度等基本概念；掌握矢量运算法则、高斯公式和斯托克斯公式、▽算符与函数的运算方法，了解并矢和张量概念及运算。 教学重点： 梯度、散度、旋度和▽算符的运算。 教学难点： ▽算符的运算、并矢和张量概念。 讲授要点： 1．矢量代数； 2．梯度、散度和旋度，▽算符； 3．曲线正交坐标系，并矢和张量。 第1章 电磁现象的普遍规律（9+1学时） 教学目的： 掌握真空、介质中的麦克斯韦方程组、电磁性能方程、洛仑兹力公式、电磁场的能量与动量表达式及其守恒定律；了解电磁场的边值关系，明确电磁场的散度和旋度的物理意义。 教学重点： 电磁场的散度和旋度、麦克斯韦方程组、边值关系、电磁场能量和能流。 教学难点： 电磁场的边值关系。 讲授要点： 1．?电荷和电场（库仑定律、高斯定理、电场的散席和旋度）； 2．电流和磁场（电荷守恒定律、毕奥－萨伐尔定律、磁场的散席和旋度）； 3．麦克斯韦方程（电磁感应定律、位移电流、麦克斯韦方程和洛仑兹力公式）； 4．介质的电磁性质（介质的概念、介质的极化和磁化、介质中的麦克斯韦方程）； 5．电磁场的边值关系（法向分量的跃变，切向分量的跃变）； 6．电磁场能量和能流（能量守恒定律的一般形式、能量密度、能流密度、电磁场能量传输）。 第2章 ?静电场（10+2学时） 教学目的： 掌握静电场泊松方程和势的边值关系、熟练应用分离变量法和镜像法；了解唯一性定理、δ函数、格林函数法、电多极矩；理解电荷体系在外电场中的能量及电偶极子在外电场中所受的力和力矩。 教学重点： 电场的标势及其微分方程,电象法和分离变量法。 教学难点： 格林函数、电多极矩。 讲授要点： 1．静电势及其微分方程（静电场的标势、泊松方程和边值关系、静电场的能量）； 2．唯一性定理（唯一性定理的一般形式，有导体时的唯一性定理）； 3．分离变量法（拉普拉斯方程、分离变量法）； 4．电象法； 5．*格林函数（点电荷的电荷密度、格林函数、格林公式和边值问题的解）； 6．*电多极矩（静电势的多极展开、电偶极矩电四极矩、电荷体系在外场中的能量）。 第3章? 静磁场（4学时） 教学目的： 理解静磁场矢势的物理意义和微分方程，理解静磁场的磁标势概念及引入磁标势的条件；能够用类比静电场的标势通过电象法和分离变量法求解静磁场的典型问题；了解小区域电流分布在外磁场中的能量和超导的电磁性质。 教学重点： 静磁场的矢势及其微分方程、标势的微分方程及求解。 教学难点： 引入磁标势的条件、磁多极展开。 讲授要点： 1．矢势及其微分方程（矢势的定义和泊松方程、矢势的边值关系、静磁场的能量）； 2．磁标势法； 3．磁多极矩（矢势的多极展开、磁偶极矩的场和磁标势、小区域电流分布在外磁场中的能量）； 4．*阿哈罗诺夫——玻姆效应； 5．*超导的电磁性质。 第4章　电磁波的传播（5+1学时） 教学目的： 掌握平面电磁波、时谐电磁波满足的微分方程；掌握有导体存在时电磁波的边界条件、谐振腔、波导中电磁波的表达式；了解单色平面电磁波波动方程的求解方法、电磁波在界面上反射与折射及菲涅耳公式。 教学重点： 平面时谐电磁波的微分方程、波动方程、有导体存在时电磁场的边界条件、亥姆霍兹方程及平面波的性质。反射和折射定律、菲涅耳公式及波导管。 教学难点： 非涅耳公式、波导中的波模和截止频率。 讲授要点： 1．平面电磁波（电磁场的波动方程、时谐电磁波满足的亥姆霍兹