主题目录

  • 《电动力学》的【课程定位】

    《电动力学》和《理论力学》、《热力学与统计物理》、《量子力学》一起组成了理论物理的四大力学;《电动力学》是物理类及相关专业本科生在《普通物理》的基础上、为了进一步把感性认识提高到理性认识而必须学习的核心基础理论课程。

    • 《电动力学》的【课程目标】

      以麦克斯韦方程为核心,以简洁的理论形式,高度概括了与电、磁相关的物理现象(包括电磁波的传播)。本课程的目标是对电磁学的基本概念、基本规律加深理解,借助场论等数学工具加深对电磁场的基本属性及其运动规律的认识;掌握电动力学的基本原理,掌握分析和处理电磁场问题的基本方法,提高处理电磁场基本问题的能力;了解物质运动的多样性和物理学规律的相对性;通过狭义相对论的学习,加深理解电磁场本质和辩证唯物主义的时空观,培养学生具有一定的抽象思维能力。

      • 《电动力学》的【课程简介】

        《电动力学》课程主要在《电磁学》、《高等数学》、和《数学物理方法》等课程的基础上系统讲授电磁相互作用的经典理论,着重阐释基本概念和基本规律的物理图像,讲授解决电磁系统问题的基本理论方法。

        《电动力学》课程的主要内容主要包括:(1)电磁场的激发、辐射和传播,(2)介质在电磁场作用下的极化和磁化,(3)电场和电荷、电流系统的相互作用,(4)电磁场和导体间的相互作用,(5)相对论时空观等等。

        《电动力学》课程的具体内容包括:(1)通过分析库仑定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律等等实验定律,总结出电磁场的普遍规律,建立麦克斯方程组,得出电场和磁场在介质分界面上的边值关系、洛伦兹力公式;(2)介绍恒定电磁场的基本性质和求解电场和磁场问题的一些基本方法;(3)讨论电磁波的传播,包括无界空间中电磁波的性质、界面上的反射折射以及有界空间中的电磁波问题;(4)介绍一般情况下势的概念和辐射电磁场的计算方法;(5)引入相对论空观,通过物理规律对惯性参考系协变的要求把电动力学的基本方程式表示为四维形式,导出电磁场量在不同参考系间的变换,并说明相对论力学的基本概念。

        • 《电动力学》的【课程教学大纲】

          【课程名称】电动力学(Electrodynamics)

          【课程编号】32G60561

          【课程类别】专业核心课

          【开设时间】本科第4学期

          【学分学时】3学分;48学时,每周3学时,开设16周。

          【适用专业】光电子类(例如:光电信息科学与工程专业、信息工程专业)、物理类及相关专业

          【相关课程】高等数学、数学物理方法、电磁学

          【主要教材】电动力学,郭硕鸿[著],黄迺本、李志兵、林琼桂[修订],高等教育出版社,2008年6月第3版。

          【参考书目】[1] 电动力学,蔡圣善,朱耘,徐建军[著],高等教育出版社,2002年7月第2版。

                               [2] 电动力学导论,[美]大卫. J. 格里菲斯[著],贾瑜,胡行,孙强[译],机械工业出版社,2015年6月第1版 (英文原版:Introduction to electrodynamics, David J. Griffiths, Pearson, the 3rd edition, 2013.12)。

                               [3] 电动力学简明教程,陈世民[著],高等教育出版社,2004年1月第1版。

                               [4] 赵凯华,陈熙谋,电磁学,高等教育出版社,2011年7月第3版。

          【目的要求】1、熟练掌握电磁现象的普遍规律,熟练掌握静电场、静磁场的性质、规律和研究方法,熟练掌握电磁波的基本性质和基本规律,熟练掌握狭义相对论的基本原理、时空观、主要动力学性质。

                               2、掌握电磁场传播理论和辐射理论,掌握狭义相对论力学的理论及方法。

                               3、了解和关注与电动力学密切相关的光学前沿动态,了解光子晶体、光孤子、等离子体、超材料、宇称—时间对称光学结构等等光学专业的热门研究领域的基本概念和焦点问题。

          【学时分配】面授37学时,在线11学时,具体清单如下。

                               附录I 矢量分析(3学时:面授2学时,在线1学时)

                                       I-1 矢量代数(面授)

                                       I-2 散度、旋度和梯度(面授)

                                       I-3 关于散度和旋度的一些定理(在线)●

                                       I-4 ▽算符运算公式(面授)

                                       I-5 曲线正交坐标系(在线)●

                                       I-6 并矢和张量(面授)

                              第一章 电磁现象的普遍规律(10学时:面授8学时,在线2学时)

                                      1-1 电荷和电场(在线)●

                                      1-2 电流和磁场(面授)

                                      1-3 麦克斯韦方程组(在线)●

                                      1-4 介质的电磁性质(面授)

                                      1-5 电磁场边值关系(面授)

                                      1-6 电磁场的能量和能流(面授)

                             第二章 静电场(9学时:面授7学时,在线2学时)

                                      2-1 静电场的标势及其微分方程(面授)

                                      2-2 唯一性定理(面授)

                                      2-3 拉普拉斯方程 分离变量法(在线)●

                                      2-4 镜像法(面授)

                                      2-5 格林函数(面授) 

                                      2-6 电多极矩(面授)

                            第三章 静磁场(4学时:面授3学时,在线1学时)

                                      3-1 矢势及其微分方程(面授)

                                      3-2 磁标势(在线)●

                                      3-3 磁多极矩(面授)

                                      3-4 阿哈罗诺夫—玻姆效应(面授)

                                      3-5 超导体的电磁性质(面授)

                            第四章 电磁波的传播(10学时:面授8学时,在线2学时)

                                      4-1 平面电磁波(面授)

                                      4-2 电磁波在介质界面上的反射和折射(面授)

                                      4-3 有导体存在时电磁波的传播(面授)

                                      4-4 谐振腔(在线)●

                                      4-5 波导(面授)

                            第五章 电磁波的辐射(5学时:面授3学时,在线2学时)

                                      5-1 电磁场的标势和矢势(面授)

                                      5-2 推迟势(面授)

                                      5-3 电偶极辐射(在线)●

                                      5-4 天线辐射(面授)

                            第六章 狭义相对论(7学时:面授6学时,在线1学时)

                                      6-1 相对论的实验基础(在线)●

                                      6-2 相对论的基本原理 洛伦兹变换(面授)

                                      6-3 相对论的时空理论(面授)

                                      6-4 相对论理论的四维形式(面授)

                                      6-5 相对论力学(面授)

          【重点难点】1、附录I 矢量分析:重点掌握标量场的梯度、矢量场的散度和旋度的数学和物理含义;难点是关于微分矢量算子的运算。

                               2、第一章 电磁现象的普遍规律:重点掌握真空和介质中的麦克斯韦方程组的数学形式及其反映的物理本质;难点是关于介质中极化电流密度和磁化电流密度的推求。

                               3、第二章 静电场:重点掌握静电势的4种求解方法及其适用条件;难点是关于静电势的格林函数方法的求解。

                               4、第三章 静磁场:重点掌握场函数与势函数的数学关系、势函数的引入技巧与条件、静磁场磁矢势的引入条件及其物理性质;本章没有明显的教学难点。

                               5、第四章 电磁波的传播:这一章对于光电子类专业的本科生非常重要,是这类专业的核心专业基础。重点掌握平面电磁波和时谐电磁波的性质、电磁波在光波导中的传播特性。难点是关于导体中电磁波传播问题的求解。

                               6、第五章 电磁波的辐射:重点掌握电磁场势的规范变换、库仑规范、洛伦兹规范、推迟势的物理意义。难点是关于电偶极辐射的近似计算。

                               7、第六章 狭义相对论:重点掌握狭义相对论的时空观、洛伦兹变换关系、质能关系。难点是狭义相对论的四维协变量。

          【考核方式】1、平时作业占总成绩权重的30%;2、在线讨论占总成绩权重的10%;3、期末考试采用闭卷考试形式,卷面成绩占总成绩权重的60%

          • 《电动力学》在线开放课程简介

            课程中文名称:

            课程英文名称:

            电动力学

            Electrodynamics

            学分学时:      

            学分 3  学时 48

            负责人:         

            杨湘波

            课程类别:      

            □公共基础课 □通识教育课 □√专业核心课

            联系电话:      

            13928878165

            E-mail:        

            xbyang@scnu.edu.cn