电动力学 绪论

XX《电动力学》教学大纲课程编号： 3407课程名称:电动力学英文名称:学分／学时:４/64课程性质: 必修适用专业: 应用物理建议开设学期:５先修课程: 电磁学,数学物理方法,场论与复变函数开课单位：物理与光电工程学院一、课程的教学目标与任务(１）理解电磁运动的基本规律，理解电磁场基本性质；（2）获得分析和处理一些电磁基本规律问题的能力；(3)通过学习狭义相对论理论，掌握相对论的时空观及有关的基本理论；(４)为后续课程的学习和独力解决实际问题打下必要的基础。

二、课程具体内容及基本要求（一）引言（4学时）１。

基本要求了解《电动力学》的主要内容、熟悉研究对象等电磁场理论的史2.重点、难点掌握数学知识补充（矢量分析和算符运算）３。

作业及课外学习要求：课后及课本XX中的补充内容,掌握基本的矢量分析及算符运算法则（二)第一章电磁现象的普遍规律（８学时）１.基本要求第一节电荷和电场一、库仑定律(电荷连续分布带电体的电场）二、高斯定理，静电场的散度（矢量场的两个基本性质）三、静电场的旋度第二节电流和磁场一、电荷守恒定律（微分形式和积分形式)二、用毕—萨定律证明磁场旋度和散度公式第三节麦克斯韦方程组一、电磁感应定律二、位移电流三、麦克斯韦方程组四、洛伦兹力公式第四节介质的电磁性质一、极化和磁化的物理图象及描述二、极化强度的散度和磁化强度的旋度三、物质方程四、介质中的方程第五节电磁场的边值关系一、方程的积分形式二、法向分量的跃变三、切向分量的跃变第六节电磁场的能量和能流一、场和电荷系统的能量转化和守恒定律的一般形式二、电磁场能量密度和能流密度表示式三、电磁能量的传输2.重点、难点本章重点:方程及其物理根据，电磁场的边值关系，电磁场能量.难点:电磁场的矢量运算，电磁场及边值关系的物理图像。

３．作业及课外学习要求:课后题的部分内容，掌握电磁场的基本边值关系及方程.（三）第二章静电场（13学时）1.基本要求第一节静电场的标势及其微分方程一、静电场的标势二、静电势的微分方程和边值关系三、静电场的能量第二节唯一性定理一、静电问题的唯一性定理二、有导体存在时的唯一性定理第三节拉普拉斯方程分离变量法一、分离变量法二、边界条件的使用第四节电像法一、电像法的物理原理二、电像法的适用区域第五节格林函数法（选讲)一、点电荷密度二、格林函数三、格林公式和边值问题的解第六节电多极矩一、电势的多极展开二、电多极矩三、电荷体系在外电场中的能量２。

物理学中的电动力学概念解释及其应用方法电动力学是物理学中的一个重要分支，研究电荷和电场之间的相互作用以及电流和磁场之间的关系。

它是建立在静电学和磁学的基础上，通过引入时间的概念，研究了随时间变化的电磁现象。

电动力学的核心概念之一是电荷，它是物质的基本性质之一。

电荷可以分为正电荷和负电荷，它们之间的相互作用是电磁力的基础。

当两个电荷之间距离足够近时，它们之间会产生电场。

电场是描述电荷周围空间中电场强度的物理量。

电场的强度与电荷的大小和距离有关，符合库仑定律。

电场的方向是从正电荷指向负电荷。

电动力学的另一个重要概念是电流。

电流是电荷在单位时间内通过某一截面的数量，通常用符号I表示。

电流是电荷的流动，它与电荷的运动性质密切相关。

电流的大小与电荷的数量和速度有关，符合电流连续性方程。

电流产生磁场，这是电动力学和磁学之间的联系。

根据法拉第电磁感应定律，当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。

这是电动力学中的另一个重要概念。

感应电动势是指由于磁通量变化引起的电势差，它可以通过导线产生电流。

这种现象是电磁感应的基础，也是电动机和发电机的工作原理。

电动力学的应用非常广泛。

在电子学中，电动力学的概念被用于解释电路中的电流和电压关系，以及电子元器件的工作原理。

在电磁学中，电动力学被用于研究磁场的产生和变化，以及电磁波的传播。

在电力工程中，电动力学的理论被用于设计和运行电力系统，包括输电线路、变压器和发电机等设备。

此外，电动力学还被应用于粒子加速器和核物理实验中。

粒子加速器利用电场和磁场加速带电粒子，研究它们的性质和相互作用。

核物理实验利用电动力学的原理，研究原子核的结构和性质，以及核反应的过程。

总之，电动力学是物理学中的一个重要分支，研究电荷和电场之间的相互作用以及电流和磁场之间的关系。

它的核心概念包括电荷、电场、电流和感应电动势等。

电动力学的应用涵盖了电子学、电磁学、电力工程以及粒子加速器和核物理实验等领域。

电动⼒学电动⼒学第⼀章静电场⼀、考核知识点1、真空与介质中静电场场⽅程，场的性质、物理特征。

2、电场的边值关系、在两种介质分界⾯上电场的跃变性质。

3、由场⽅程、边值关系，通过电荷分布确定场分布及极化电荷的分布。

4、静电场的势描述。

由势分布确定场分布、荷分布；通过静电势的定解问题，确定静电势的分布、场分布及介质极化性质的讨论。

⼆、考核要求（⼀）、场⽅程、场的确定1、场⽅程，场的边值关系，体、⾯极化电荷密度的确定式等规律的推导。

2、识记：（1）、真空与介质静电场⽅程。

（2）、电场的边值关系。

（3）、体、⾯极化电荷密度的确定式。

3、领会与理解：（1）、静电场的物理特征。

12（2）、P D E ,,与电荷的关系，⼒线分布的区别与联系。

（3）、在介质分界⾯上场的跃变性质。

4、应⽤：通过对称性分析，运⽤静电场的⾼斯定理确定场，讨论介质的极化，正确地由电荷分布画出场的⼒线分布。

（⼆）、静电势1、静电势⽅程、边值关系的推导。

2、识记：静电势的积分表述、势⽅程、势的边值关系、势的边界条件、唯⼀性定理。

3、领会与理解：势的边值关系与边界条件，荷、势与场的关系，解的维数的确定，电像法的指导思想与像电荷的确定。

4、应⽤：求解静电势定解问题的⽅法（分离变量法、电像法）的掌握及应⽤，求解的准确性，场的特征分析及由势对介质极化问题的讨论。

第⼆章稳恒磁场⼀、考核知识点1、电荷守恒定律。

2、稳恒磁场场⽅程，场的性质特点。

3、由场⽅程，通过流分布确定场分布与磁化流。

4、磁场的边值关系。

5、稳恒磁场的⽮势。

6、由磁标势法确定场。

3⼆、考试要求1、规律的推导：真空、介质中稳恒磁场场⽅程，电荷守恒定律的微分表述，体、⾯磁化电流密度的确定式，磁场的边值关系，⽮势⽅程及其积分解，磁标势⽅程和边值关系等。

2、识记：电荷守恒定律，稳恒磁场场⽅程，体、⾯磁化电流密度的确定式，⽮势引⼊的定义式，磁标势引⼊条件，磁场的边值关系，0=f α情况磁标势的边值关系。

《电动力学》教学大纲课程名称：电动力学课程编号：073132003总学时：54学时适应对象：科学教育（本科）专业一、教学目的与任务教学目的：电动力学是物理学本科专业开设的一门理论课程，是物理学理论的一个重要组成部分。

通过对本课程的学习，（1）使学生掌握电磁场的基本规律，加深对电磁场性质和时空概念的理解；（2）获得本课程领域内分析和处理一些基本问题的能力，为解决实际问题打下基础；（3）通过对电磁场运动规律和狭义相对论的学习，更深刻领会电磁场的物质性。

教学任务：本课程主要阐述宏观电磁场理论。

第一章主要分析各个实验规律，从其中总结出电磁场的普遍规律，建立麦克斯韦方程组和洛仑兹力公式。

第二、三章讨论恒定电磁场问题，着重讲解恒定场的基本性质和求解电场和磁场问题的基本方法。

第四章讨论电磁波的传播，包括无界空间中电磁波的性质、界面上的反射、折射和有界空间中电磁波问题。

第五章讨论电磁波的辐射，介绍一般情况下势的概念和辐射电磁场的计算方法。

第六章狭义相对论，首先引入相对论时空观，由协变性要求把电动力学基本方程表示为四维形式，并得出电磁场量在不同参考系间的变换。

二、教学基本要求通过本课程的教学，使学生了解电磁场的基本性质、运动规律以及与物质的相互作用。

掌握求解恒定电磁场的基本方法；掌握电磁波在无界和有界空间的传播规律；掌握一般情况下势的概念和求解电偶极辐射，理解相对论的时空理论；掌握电磁场量的四维形式和电动力学规律的四维形式，加深对电动力学规律的认识。

三、教学内容及要求绪论矢量场分析初步第一章电磁现象的普遍规律第一节引言及数学准备第二节电荷和电场第三节电流和磁场第四节麦克斯韦方程第五节介质的电磁性质第六节电磁场的边值关系第七节电磁场能量和能流教学重点：电磁场的普遍规律，麦克斯韦方程组，电磁场的边值关系。

教学难点：位移电流概念，能量守恒定律的普遍式。

本章教学要求：通过本章学习，要使学生了解各实验定律及其意义，掌握电磁场散度、旋度的计算方法及意义，理解麦克斯韦方程的重要意义和地位，以及积分和微分形式的麦克斯韦方程适用的范围。

电动力学第一讲矢量分析(1)本讲目的使学生了解本课程，建立学好本课程的动力和信念，掌握基本坐标系知识和矢量的概念。

讲课提要内容(1) 课程介绍：自我介绍、性质、基础、教材和参考材料；约5’(2) 矢量分析之坐标系：三种坐标系的概念、应用方法和相互关系；约40’(3) 矢量分析之矢量基础：基本概念、运算和坐标系表示方法。

约45’重点坐标系和矢量的坐标表示；掌握内容矢量的直角坐标系表示方法；了解课程的重要性、圆柱坐标系、球坐标系难点坐标系之间的变换关系、矢量的不同坐标系表示课堂教学方法PPT、板书和交流第零章绪论一、课程性质和任务课程性质：电子信息科学类专业本科生必修的一门专业基础课。

合格本科生所应具备的知识结构的重要组成部分。

内容涉及静态场、时变场、平面电磁波、导波、传输线理论、辐射。

课程的意义：(1) 具有普遍意义的科学和工程问题的研究和解决方法；(2) 广泛社会应用的科学理论基础；(3) 奠定个人在电子信息技术专业领域发展的良好基础。

这里以学习相关课程的三个问题来理解：例1：传播速度问题：光速和电流：一般金属导体内具有电子密度为233~10cm=，J-n-，对于1A/mm2的电流密度，6210Am电子电荷19e-⨯，我们发现对应的电子移动速度~1.610C51v--⨯。

~610ms例2：信号的时谐因子：j teω例3：物理光学、光纤光学的科学理论基础学习要求：掌握基本的宏观电磁理论，具备分析和解决基本的电磁场工程问题的能力。

先修基础：《大学物理(电磁学)》、《高等数学》、《数理方程和特殊函数》二、历史回顾1820年以前定性观察电现象、磁现象电磁场理论发展中的重大事件：库仑定律(电荷相互作用力规律)1820：电流磁效应(奥斯特)、安培力定律(安培)1831：电磁感应(法拉第)1864：位移电流假说，麦克斯韦方程组(麦克斯韦方程)1888：试验证明电磁波存在(赫兹)电磁波技术：发射、传输、接收和应用技术。

《电动力学》课程教学大纲（Syllabus of Electrodynamics）一、课程的性质、任务课程类型：专业基础课课程编号：0701103213学分：4 学时：72开课学期：第4学期授课方式：课堂讲授授课手段：多媒体考试方式：闭卷笔试适用学科专业：物理学制定时间：2009年7月《电动力学》课程是物理类诸多专业的重要基础理论课。

它集中阐述电磁现象的基本规律、基本理论方法、及其在相关领域里的基本应用。

要求学生通过该课程学习能够正确理解和掌握电动力学的基本概念、基本规律，并结合从中学到的基本方法，合理运用于解决有关具体物理问题的实践当中去。

该课程立足电磁现象的基本物理规律，在建立正确直观物理图像前提下，着重通过合理的数理表象来阐发基本电磁规律，用理论手段展示电磁现象的物理本质。

修学该课程一般要求已经具备大学基础物理（主要是《电磁学》和《力学》）和物理本科基础数学课程（包括《高等数学》与《线性代数》）以及《数学物理方法》课程的基本知识。

二、教学大纲及学时分配三、各章教学内容和要求绪论（2学时）概述《电动力学》课程的基本内容，并介绍该课程的类型属性、基本要求、以及与其它相关课程的关系。

同时就课程内容结构和授课进展安排与同学们充分沟通，以求得更好的教学效果。

第一章、电磁物理基础（16学时）本章着重介绍电动力学中的基本的物理概念及规律，以备在后续章节中运用。

第一节、电荷产生的场第二节、电流产生的场第三节、电磁耦合系统第四节、电磁场的势描述第五节、电磁能量与动量第六节、电磁场的波动形式第七节、电磁场的边值关系第八节、介质中的电磁场要求：理解掌握电动力学中的基本的物理概念及规律。

重点：麦克斯韦方程组、洛仑兹力关系和电荷守恒定律。

难点：对电磁系统复杂性关系的理解，以及矢量微分关系的运用。

第二章、电磁理论方法（16学时）本章借助数理方法、运用第一章的基本理论来解决有关电磁系统的物理问题，并由此增进对第一章所介绍的基本电磁规律的理解和认识。

《电动力学》课程教学大纲（Electrodynamics ）适用专业：物理学专业理论物理方向本科生课程学时：68学时课程学分：4学分一、课程的性质与任务本课程性质：本课程是物理学专业理论物理方向的专业基础课本课程教学目的和任务：通过本课程的学习，使学生系统地掌握电磁场的基本规律及其有关的应用，并了解狭义相对论建立的历史背景，掌握狭义相对论的基本原理、时空理论、电动力学的四维协变形式以及相对论力学的有关内容。

获得在本门课程领域内分析和处理一些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要的基础。

二、课程的内容与基本要求第0章矢量分析基础内容：1、绪言2、矢量分析基础要求：理解直角、圆柱、圆球坐标系中的单位矢量、长度元、面积元及体积元概念；掌握标量函数的梯度、矢量函数的散度和旋度概念及其基本运算。

第1章电磁现象的普遍规律内容：1、电荷和电场2、电流和磁场3、麦克斯韦方程组4、介质的电磁性质5、电磁场边值关系6、电磁场的能量和能流要求：掌握基本实验定律：库仑定律、毕奥－萨伐尔定律、电磁感应定律；熟练掌握麦克斯韦方程组，洛伦兹力公式；理解介质存在时电磁场和介质内部的电荷电流相互作用，掌握介质中的麦克斯韦方程组；掌握电磁场边值关系；理解场和电荷系统的能量守恒定律的一般形式，掌握电磁场能量密度和能流密度表示式。

第二章静电场内容：1、静电场的标势及其微分方程2、唯一性定理3、拉普拉斯方程分离变量法4、镜象法5、电多极矩要求：熟练掌握静电场的标势及其微分方程；理解唯一性定理；掌握拉普拉斯方程，会用分离变量法求解一些典型的静电场问题；掌握镜象法；掌握电势的多极展开, 会计算电多极矩。

第三章静磁场内容：1、矢势及其微分方程2、磁标势3、磁多极矩4、阿哈罗诺夫-玻姆效应5、超导体的电磁性质要求：熟练掌握磁场的矢势法，矢势的微分方程；掌握磁标势法，会解决一些典型的静磁场问题；理解矢势的多极展开；了解阿哈罗诺夫-玻姆效应；了解超导体的电磁性质。

电动力学课-概述说明以及解释1.引言1.1 概述电动力学课是物理学领域中的一门重要课程，主要研究电荷和电场之间的相互作用以及与之相关的电势、电场强度、电场线等概念和现象。

本课程是学习电磁学的基础，对于理解电磁现象和应用电磁理论具有重要意义。

在电动力学课的学习中，我们将深入探讨电荷的特性和行为规律，了解电荷与电荷之间的相互作用和排斥，以及电荷在外电场中的运动规律。

通过学习电场的概念和电势的理论，我们将进一步了解电场的产生和性质，掌握电场强度的计算方法，研究电势与电场之间的关系，并应用这些知识解决实际问题。

电动力学课的内容既包括理论知识的学习，也包括实验的实践。

通过理论学习，我们将掌握电动力学的基本原理和公式，深入了解电荷和电场的基本性质。

而在实验环节，我们将亲身参与电场的测量和电势的探究，通过实验数据的收集和分析，验证理论知识的正确性，并提高实验操作和数据处理的能力。

通过学习电动力学课，我们将不仅仅是了解电荷与电场之间的相互作用，更重要的是培养和锻炼我们的科学思维和解决问题的能力。

电动力学是现代物理学的重要组成部分，它的应用涉及到电子学、通信工程、能源技术等众多领域。

因此，拥有扎实的电动力学知识是进一步学习和应用电磁学的基础，也是我们成为优秀科学家和工程师的必备素养。

综上所述，电动力学课作为物理学中的重要组成部分，具有丰富的理论知识和实验实践内容。

通过学习这门课程，我们将全面掌握电场和电势的理论基础，提高我们的科学素养和解决实际问题的能力，为我们未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要涉及概述、文章结构和目的等内容。

在概述部分，我们会对电动力学课程的背景和重要性进行介绍。

电动力学课程是物理学的重要分支之一，研究电荷和电场之间的相互作用，深入了解电荷和电场的性质以及它们对其他物理过程的影响。

通过学习电动力学，我们可以更好地理解电磁现象，从而应用到现实生活中的各个领域。