《电磁学》教学大纲.docx

《电磁学》教学大纲.docx

《《电磁学》教学大纲.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电磁学》教学大纲.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

《电磁学》教学大纲

《电磁学》教学大纲

一、课程基本信息

1．课程中文名称：

电磁学

2．类别：

必修

3．专业：

物理学教育

4．学时：

108学时

5．学分：

6学分（含实践学分2学分）

二、课程的地位、作用和任务

电磁学是师范专科学校物理教育专业的一门重要的主干课程。

通过本课程的学习，使学生全面了解电磁运动的基本现象，系统地掌握电磁运动的基本概念及基本规律，初步具备分析解决电磁学问题的能力；了解经典电磁学的运用范围和电磁学发展史上某些重大发现和发明过程的物理思想和方法；了解电磁学研究的发展前沿以及它与其他学科的联系，注意理论联系实际，让学生初步学会用电磁学知识解决一些生产及生活中的实际问题。

三、理论教学内容与任务基本要求

第一章　真空中的静电场（10学时）

（一）要求

l、掌握静电场的基本概念，基本规律；掌握描述“场”和解决“场”问题的方法和途径

2、明确电荷是物质的一种属性，阐明电荷的量子性和守恒定律：

掌握电荷之间的相互作用规律

3、掌握电场强度、电位这两个重要概念以及它们所遵循的叠加原理

4、能熟练地计算有关静电学的有关问题

5、演示实验：

（1）摩擦起电，电荷之间的相互作用，电荷的检验；

（2）电力线的分布

（二）要点：

l、电荷

　　　　　2、库仑定律

3、电场电场强度

4、静电场的高斯定理

5、电位电位差静电场的环路定理

*6、电场强度与电位的微分关系

（三）难点

1、电场、电位和电能量等概念；2、求解电场、电位分布的方法

第二章　导体周围的静电场（6学时）

（一）要求

1、正确理解并掌握导体静电平衡的条件

2、掌握导体静电平衡的性质：

初步掌握求解导体静电平衡问题的方法

3、理解电容及电容器的概念：

掌握平衡板电容器、球形电容器、圆柱形电容器计算公式以及电容器串、并联的计算方法

4、理解电场能的概念并会计算真空中的静电场能

5、演示实验：

（1）导体表面上电荷的分布；

（2）静电感应起电；（3）静电屏蔽

（二）要点：

1、导体的静电平衡条件

2、导体静电平衡的性质

3、封闭导体腔内外的电场

4、电容及电容器

*5、静电计静电感应起电机

6、带电体的能量

（三）难点：

根据导体静电平衡条件和导体的静电平衡性质求解导体静电平

第三章　静电场中的电介质（6学时）

（一）要求

1、了解电介质极化的微观机制，掌握极化强度矢量的物理意义

2、理解极化电荷的含义，掌握极化电荷、极化电荷面密度与极化强度矢量P之间的关系

3、掌握有介质时电场的讨论方法，会用介质中的高斯定理来计算静电场；明确E、P、D的联系和区别

4、了解静电场的能量及能量密度

5、演示实验：

介质对电容器电容的影响

（二）要点：

1、电介质的极化

2、极化强度矢量

3、有介质时的静电场方程

*4、静电场的边值关系

5、静电场的能量和能量密度

（三）难点：

求解介质中静电场的具体问题，如极化电荷的分布，介质中电场的分布等

第四章　稳恒电流和电路（8学时）

（一）要求

1、理解稳恒电流的概念以及与其相对应的稳恒电场：

了解稳恒电路的特点及串、并联电阻的计算

2、透彻分析并掌握电流密度矢量及电场这两个概念的物理意义

3、掌握欧姆定律（不含源电路、一段含源电路和全电路的欧姆定律）和焦耳定律；会计算电功及电功率

4、掌握用基尔霍夫定律计算一些典型的复杂电路的方法

5、演示实验：

（1）电源电动势的测量；

（2）影响导体电阻的因素；（3）惠斯登电桥

（二）要点：

1、电流稳恒电流电流密度矢量

2、欧姆定律及其微分形式

3、焦耳定律电功率

*4、电阻的串联和并联

*5、气体导电、液体导电

6、电源和电动势

7、闭合回路及含源支路的欧姆定律

8、基尔霍夫定律

*9、温差电现象

（三）难点：

l、电动势的概念

2、用基尔霍夫定律求解复杂的电路

第五章　稳恒电流的磁场（10学时）

（一）要求

l、理解掌握磁感应强度B的物理意义

2、在理解毕奥—萨伐尔定理物理意义的基础上能熟练地用它来计算载流导体的磁感应强度的分布

3、掌握磁场中的高斯定理和安培环路定理；并会用安培环路定理计算具有轴对称的电流所产生的磁场

4、掌握洛仑兹力公式及安培公式，并会用它们进行有关的计算

5、演示实验：

（1）磁感应线的演示

（2）载流导线之间的相互作用

（二）要点：

l、基本磁现象

2、磁感应强度、磁感应线

3、毕奥—萨伐尔定律

4、磁通量、磁场的高斯定理

5、安培环路定理

6、磁场对平行载流导线及带电粒子的作用

7、平行载流导线的相互作用安培的定义

（三）难点：

1、磁感应强度的定义

　　　　　　　2、求解磁感应强度分布的具体问题

第六章　磁场对运动电荷和电流的作用（6学时）

（一）要求

1、掌握洛仑兹力公式，并会用右手螺旋法则判断洛仑兹力的方向

2、掌握带电粒子在磁场中的运动情况

　3、了解回旋加速器的工作原理

　4、掌握安培力公式，并会用它们进行有关计算

　5、掌握磁场对载流导线的作用

6、演示实验：

（1）汤姆逊实验；

（2）霍尔效应

（二）要点：

1、洛仑兹力

2、汤姆逊实验

*3、霍耳效应

4、安培定律磁场对载流导线的作用

（三）难点：

洛仑兹力和安培力的概念及有关计算

第七章　磁介质（6学时）

（一）要求

1、理解磁化的概念和描述磁化的宏观量M的定义式；掌握磁化电流与磁化强度矢量M之间的关系

2、了解磁介质呈现顺磁性和抗磁性的原因；掌握铁磁质的三大特点：

①高值，②非线性，③磁滞现象

3、掌握介质中的安培环路定理及其应用；了解H、M、B三者之间的联系和区别

4、了解磁路概念及相应的计算

5、演示实验：

介质对磁场的影响

（二）要点：

1、磁介质的磁化磁化强度矢量磁化电流

2、磁介质存在时的安培环路定理

3、顺磁性与抗磁性

4、铁磁质

*5、磁路及其计算

（三）难点：

磁化强度矢量的物理意义以及求解磁化电流的

第八章　电磁感应和暂态过程（12学时）

（一）要求

1、理解电磁感应现象的物理意义；掌握电磁感应的法拉第—楞次定律

2、解感生电场的物理意义

3、熟练地掌握计算动生电动势和感生电动势的方法，并能正确判断它们的方向

4、了解自感现象和互感现象以及它们的应用，掌握自感系数L和互感系数M的物理意义和计算方法

5、了解涡流，趋肤效应以及磁场的能量

6、能正确写出RL、RC串并联电路暂态过程的微分方程，掌握其解的形式和物理意义。

7、演示实验：

（1）磁感应现象；

（2）感生电场对带电粒子的作用；

（3）自感与互感；

（4）暂态过程

（二）要点：

l、电磁感应现象

2、法拉第电磁感应定律楞次定律

3、动生电动势

4、感生电动势

5、自感与互感

6、涡电流趋肤效应

7、磁场的能量

8、暂态过程

（三）难点：

1、感生电场的物理意义

　　　　　　　2、感应电动势的计算

3、暂态过程

第九章　交流电路（6学时）

（一）要求

1、掌握交流电的三要素和交流电的瞬时值、有效值、最大值等基本概念

　2、熟练掌握三种理想元件R、L、C电路中电压与电流的关系

　3、掌握交流电路的矢量图解法，了解复数解法

　4、明确功率因数的概念，了解提高功率因数的意义和方法

（二）要点：

1、简谐交流电的产生和描述

2、三种理想元件的电压与电流的关系

3、交流电路的矢量图解法

*4、交流电路的复数解法

5、交流电路的功率

（三）难点：

1、交流电路中电压、电流的相位关系；

2、求解交流电路的具体问题

第十章　电磁场与电磁波（2学时）

（一）要求

l、掌握位移电流的概念

2、了解麦克斯韦对电磁场方程的推广和修改；掌握麦克斯韦方程组的表达式和物理意义

3、了解平面电磁波的性质；理解电磁波的能量密度矢量概念

4、了解电磁波的产生，传播过程；掌握电磁波谱的含义及不同波长的电磁波的特点和应用

5、演示实验：

电磁波的发射与接收

（二）要点：

1、位移电流；

2、麦克斯韦方程组；

3、平面电磁波的性质；

4、电磁波的产生、传播、电磁波谱

（三）难点：

1、位移电流的概念；

2、麦克斯韦方程组的物理意义；

3、电磁波产生、传播的性质

四、实验教学内容与要求

（一）基本要求：

1.掌握电学实验误差计算的基本知识,具有正确处理电学实验数据的初步能力。

2.熟悉电学实验工作的主要步骤:

预习（实验准备）¾操作（接线,仪器检查）。

3.握基本量的测量方法,手段及电表,常用电子仪器的正确使用。

4.具有良好的工作作风与基本的实验能力.

5.初步具有力、热、电综合实验知识和部分相关实验的设计能力。

（二）实验教学内容、要求及学时分配：

说 明：

（１）课程按32学时安排教学，专业责任（主讲）教师可针对专业特点和教改情况在学时与实验条件允许范围内对题目或方式作选择、调整。

（２）整个课程教学过程分为：

基本实验、综合性实验和设计性实验三个阶段。

教学方式：

分组实验

学时分配：

36

必开必做基础实验项目：

                   36学时

 1、简单直流电路实验                                

  实验目的：

（1）掌握电学基本仪器的使用方法；

（2）掌握电位差计和直流电桥的使用；

（3）了解引入误差与仪器误差对测量结果的影响；

（4）学习回路接线法和平衡调节方法；

（5）学习作图及图解。

  仪器设备：

稳压电源、电压表、电流表、电阻、二级管、直流电位差计、惠斯通电桥、标准电池、数值万用表、标准电阻箱、滑线变阻器等。

  消耗器材：

电池、导线。

2、电子示波器的调节和使用                            

  实验目的：

（1）了解示波器的结构、工作原理；

（2）初步掌握示波器的调整和使用方法；

       （3）学习示波器的简单应用（信号幅度和频率测量）。

   仪器设备：

电子示波器、低频信号发生器、未知信号源。

 消耗器材：

信号线

3、模拟法描绘静电场                                  

  实验目的：

（1）理解模拟法的基本思想和原理；

（2）学习应用模拟法研究解决实际问题；

       （3）客观认识同轴圆柱形电容器内静电场和静电聚焦电场的分布。

       （4）学习数值模拟方法

  仪器设备：

静电场描绘仪、计算机、稳压电源、检流计、滑线变阻器等。

  消耗器材：

复印纸                 

4、声速的测定                                    

      实验目的：

（1）了解压电陶瓷换能器的电声及声电转换原理，学习一种非电量电测方法；

（2）了解振幅极值法和相位比较法测声波波长原理，掌握其测量方法；

       （3）熟悉示波器和低频信号源的使用，学习数字频率计的使用。

       （4）学习液体和固体中的声速测定方法

   仪器设备：

示波器、低频信号发生器、多用声速测定仪、非金属探伤仪等。

   消耗器材：

待测样品                          

5、磁场测定                                         

      实验目的：

（1）理解霍耳效应产生的机理；

（2）掌握用霍耳元件测量磁场的基本方法；

       （3）进一步了解系统误差消除的方法。

       （4）学习用冲击检流计测量电量和磁场

   仪器设备：

霍耳效应磁场测定仪、冲击检流计、电流表、稳压电源等。

   消耗器材：

霍耳元件

6、RLC电路实验研究                          

  实验目的：

（１）了解RC串联电路在暂态过程中电压、电流的变化规律，加深对电容性能的了解；

（２）进一步熟悉示波器的作用，提高分析电路的能力。

（３）学习交流电桥测量电容、电感。

仪器设备：

示波器、标准电阻箱、标准电容、标准电感、交流检流计。

消耗器材：

待测样品

7、电子束的电、磁聚焦与电子比荷测定                

  实验目的：

（1）理解电子束的磁、电聚焦的原理；

（2）掌握电子比荷测定的一种方法；

（3）学习分析系统误差及修正办法。

仪器设备：

电子和场实验仪、多用数字电压表。

消耗器材：

8、灵敏电流计                                       

  实验目的：

（1）掌握灵敏电流计的结构和测量原理；

（2）了解内、外阻尼电阻对灵敏电流计的作用。

（3）学习灵敏电流计的应用   

仪器设备：

直流稳压电源、灵敏电流计、标准电阻等。

消耗器材：

电阻、电容。

9、选做一个实验             

（三）、考试考核办法：

写出一份小论文式的实验报告，平时成绩包括实验预习，实验操作和实验报告。

（四）、教材及参考书：

参考书：

 《物理实验教程》郑天璞主编电子科技大学出版社2005年7月.

五、考核方式

笔试

六、成绩评定

总成绩=平时成绩50％+期末考试成绩50％

七、本课程对学生创新能力培养的措施

除应遵循一般的教学原则，灵活运用各种行之有效的教学方法之外，本课程的教学还应注意如下几个问题：

1、重视系统性原则，应注意知识的纵向、横向联系。

如电磁学课程大致可分为静电学、静磁学、时变场及电路几个部分，每一个部分自成一系统，但它们之间又有着内在的，深刻的联系，授课时应注意它们之间的联系和区别，并用类比的方法以达到事半功倍的目的。

2、突出重点，讲清难点。

3、“场”这个概念比较抽象但又贯穿整个课程，讲课时务必让学生对它有很深刻的理解。

4、注意安排一些讨论课和习题课。

5、重视演示实验。

6、注意理论联系实际：

注意结合教学内容介绍一些与电磁学发展有关的重大历史发现，重要的实验和科学前沿。

八、教材参考书

教材：

梁灿彬秦光戎梁竹健著《电磁学》（第一版）北京：

高等教育出版社1980年

参考书：

1、梁绍荣、刘昌年、盛正华主编，《普通物理学第三分册•电磁学》（第二版）北京：

高等教育出版社2001年

2、赵凯华,陈熙谋,新概念物理教程《电磁学》北京高教教育出版社1982年

3、赵凯华，陈熙谋，《电磁学》第二版，北京：

高教教育出版社2002年

4、张三慧，《电磁学》，北京：

清华大学出版社1999年