光學(xué)大二上電磁學(xué)緒論

1、電磁學(xué)南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 秦亦強課程基本情況課程背景基本內(nèi)容課程要求實施計劃課程考核力學(xué) Mechanics 掌握力學(xué)的基本概念和基本規(guī)律。能夠應(yīng)用力學(xué)規(guī)律解決與力學(xué)相關(guān)的實際問題。掌握力學(xué)中分析問題的方法。理論力學(xué)、材料力學(xué)和其它普通物理、理論物理課程的基礎(chǔ)。熱學(xué) Thermal Physics 內(nèi)容包括熱力學(xué)第一、第二定律，速度分布率，輸運理論基礎(chǔ)。 課程背景普通物理電磁學(xué) Electromagnetics 包括描述靜電場和穩(wěn)恒磁場的基本規(guī)律，描述電磁相互產(chǎn)生的Maxwell方程組， 以及電磁場與物質(zhì)的相互作用規(guī)律。光學(xué)、電動力學(xué)等課程的基礎(chǔ)。 光學(xué) Optics 內(nèi)容包括幾何

2、光學(xué)、波動光學(xué)基本原理。光在晶體中的傳播、光的吸收、色散和散射、光的量子性。課程背景原子物理學(xué) Atomic Physics以闡述原子結(jié)構(gòu)為中心，聯(lián)系物理學(xué)發(fā)展史，討論原子這一物質(zhì)結(jié)構(gòu)層次的基本內(nèi)容。包括：原子的基本狀況、原子的能級和輻射、量子力學(xué)初步、堿金屬原子和電子自旋、多電子原子、磁場中的原子、原子殼層結(jié)構(gòu)。重點是有關(guān)概念和規(guī)律的物理分析，嚴(yán)格的理論處理待量子力學(xué)等后繼課程完成。本課程是聯(lián)接經(jīng)典物理和近代物理的橋梁，是近代物理學(xué)的入門課程。 課程背景課程背景電磁學(xué)是物理學(xué)的一個分支。電學(xué)與磁學(xué)領(lǐng)域有著緊密關(guān)系，廣義的電磁學(xué)可以說是包含電學(xué)和磁學(xué)，但狹義來說是一門探討電性與磁性交互關(guān)系的學(xué)

3、科。 主要研究電磁波，電磁場以及有關(guān)電荷，帶電物體的動力學(xué)等等。電磁學(xué)或稱電動力學(xué)或經(jīng)典電動力學(xué)。之所以稱為經(jīng)典，是因為它不包括現(xiàn)代的量子電動力學(xué)的內(nèi)容。麥克斯韋方程組通過方程統(tǒng)一電磁學(xué)，并且揭示出光作為電磁波的本質(zhì)。課程內(nèi)容第一章 真空中固定電荷的電場電荷庫侖定律和疊加原理物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)電場電場強度連續(xù)分布的電荷所激發(fā)的電場靜電場的勢電場線和等勢面高斯定理第二章 導(dǎo)體周圍的靜電場靜電能量靜電場中導(dǎo)體的基本性質(zhì)導(dǎo)體表面的電場與電荷分布尖端效應(yīng)靜電屏蔽導(dǎo)體周圍電場的計算孤立導(dǎo)體的電容電容器的電容電容器的組合真空中靜止電荷系的能量真空靜電場的能量導(dǎo)體表面所受的力外電場中電偶極子的電勢能和所受的力和力

4、矩課程內(nèi)容第三章 電介質(zhì)電介質(zhì)的極化極化強度和極化電荷密度微觀場與介質(zhì)宏觀場方程式推導(dǎo)電感應(yīng)強度關(guān)于極化電荷分布的進一步討論有電介質(zhì)存在時靜電場的汁算電介質(zhì)存在時的電場能與作用力第四章 穩(wěn)恒電流電流與電流密度電流的連續(xù)性方程穩(wěn)恒電流電阻歐姆定律電流的功和功率金屬導(dǎo)電的經(jīng)典微觀理論穩(wěn)恒電流電場的若干性質(zhì)電源電動勢基爾霍夫定律復(fù)雜電路的計算電容器的充放電過程第五章 真空中穩(wěn)恒電流的磁場磁相互作朋磁場磁感應(yīng)強度畢一薩一拉定律安培定律應(yīng)用畢一薩一拉定律計算簡單電路的磁場穩(wěn)恒電流磁場的基本方程式平行電流間的相互作用力電流單位“安培”的定義第六章 電磁場中電荷的運動與運動電荷的電磁場洛倫茲力帶電粒子在電磁

5、場中運動的例子霍爾效應(yīng)第七章 磁介質(zhì)介質(zhì)的磁化磁化強度與磁化電流密度磁感應(yīng)強度與磁場強度介質(zhì)磁場的基本方程式介質(zhì)的磁化規(guī)律永久磁鐵的磁場磁路課程內(nèi)容第八章 電磁感應(yīng)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)中的非庫侖力自感應(yīng)互感應(yīng)磁場的能量第九章 交流電簡諧交流電的產(chǎn)生和表示方法交流電路中的元件RLC串聯(lián)電路簡諧交流電的復(fù)數(shù)表示 并聯(lián)電路交流電路的功率諧振電路和品質(zhì)因素變壓器基本原理第十章 麥克斯韋電磁理論和電磁波位移電流麥克斯韋方程組 平面電磁波的性質(zhì)電磁波的產(chǎn)生光的電磁理論和電磁波譜課程內(nèi)容課程要求通過本課程的教學(xué)，學(xué)生全面地認識電磁運動的基本現(xiàn)象，系統(tǒng)地掌握電磁運動的基本概念和基本規(guī)律，了解電

6、磁學(xué)發(fā)展史上某些重大發(fā)展和發(fā)明過程中的物理思想和實驗方法，具備一定的獨立思考、分析和解決電磁學(xué)問題的能力，從知識上和方法上為學(xué)習(xí)后繼課程打好基礎(chǔ)。2015年8月31日2016年01月03日18周每周3節(jié)教材選用實施計劃課程考核平時成績期中考試期末考試學(xué)習(xí)紀(jì)律聯(lián)系方式: 83686587 助教課程考核任何兩個物體都是相互吸引的。帶電體之間也有相互作用力，這種作用力是通過電場發(fā)生的。引力場和電場有許多相同或相似之處。1 場的存在形式相同：引力場和電場都是物質(zhì)存在的一種特殊形式，雖然都看不著，摸不到，但都實實在在地存在，是物質(zhì)場。2 場的性質(zhì)相似：引力場對放入其中的物體有引力作用，電場對放入其中的電

7、荷有力的作用。根據(jù)場的這種性質(zhì)來感觸場的存在，研究場的特點。靜電場和引力場（重力場）的類比3 場中力的特點相似。(1)力的表達形式相似。兩者都是長程力。(2) 兩公式的適用條件相似。萬有引力公式適用于兩質(zhì)點，靜電力公式適用于兩點電荷?？砂盐矬w分成無數(shù)可看成質(zhì)點的小部分，各部分之間有引力作用。可把帶電體看無數(shù)可看成點電荷的小部分，各小部分之間有力的作用。 (3) 表示場強弱的方式相似。引力場的強弱可用引力加速度表示為a=F/m，地球上的物體用重力加速度表示為g=G/m，由萬有引力公式可得g=GM/R2。勻強電場，場中各點的場強的大小和方向相同。地球附近的小范圍內(nèi)任何物體的重力加速度的大小和方向相

8、同，可認為是勻強重力場。4 能的特點相似。(1) 能的形式相似。物體之間的相對位置發(fā)生變化時，引力要做功，因此物體間存在著與相對位置有關(guān)的勢能。帶電體之間的相對位置發(fā)生變化時，靜電力做功，電勢能。(2) 勢能的變化與場力做功的關(guān)系相似。重力做功的過程是重力勢能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程。類似地，電場力做功的過程是電勢能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程。(3) 場力做功的特點相似。重力做功和電場力做功都只與初、末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)。電場力做的功為電量與電勢差的乘積。 (4) 表示的物理量相似。在電場中，電荷的電勢能與電量的比值叫電勢，在重力場中重力勢能與重力的比值叫高度(地勢)。零勢面的選擇是任

9、意的。5 在力的作用下的運動形式相似。電子在靜電力的作用下繞核做圓周運動，天體在萬有引力的作用下繞中心天體做圓周運動。正電荷在電場力的作用下，從靜止出發(fā)，總是從電勢高處向電勢低處移動；地球上的物體在重力作用下總是從高處向低處移動。在對比電場與引力場相似之處的同時，應(yīng)注意到電荷有正負之分，不同的電荷在不同場源電荷的電場中的受力、運動及能的各種情況比物體在引力場中的情況要復(fù)雜。 電學(xué)部分磁學(xué)部分電場磁場靜電場穩(wěn)恒磁場電場與磁場的關(guān)聯(lián)靜電場：由靜止電荷在其周圍空間激發(fā)產(chǎn)生的電場恒定磁場：由運動電荷（恒定電流）激發(fā)產(chǎn)生的性質(zhì)：靜電場是有源無旋的場磁場正好相反 是有旋無源的場 靜電場的場強 對于點電荷的計算由庫侖定律來計算連續(xù)帶電體 積分 其他定理恒定磁場的場強計算 用畢奧薩法爾定律求解 積分其他定理電荷電場與磁場的類比靜電場表述 物理量E U