大学物理—电磁学
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spContent=电磁学是物理学的一个重要分支,其发展不仅与人们的日常生活和生产技术有着十分密切的关系,而且也是电工学、无线电电子学、电子计算机技术以及其他新科学、新技术发展的基础。本课程根据MOOC教学的特点,展现物理以“物”喻理,以“物”明理,以“物”悟理的学科特点,从多种角度引导学生理解电磁学。
—— 课程团队
课程概述

        物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学,它具有完整的科学体系、独特有效的研究方法、丰富的知识,所有这些对于培养21世纪的科学研究工作者及工程技术人员都是必不可少的。因此以物理学基础为内容的大学物理课程是理、工、经、管、文等本科各非物理专业必修的一门基础课。大学物理课程根据高素质创新人才的培养目标,在保证对学生物理知识传授和基本技能培养、打好物理基础的同时,进一步强化对学生的科学思维方法、创新意识和综合应用能力的培养,为提高学生的科学素质发挥积极作用。在大学物理课的各个教学环节中,一方面可以培养学生独立解决问题的能力、理论联系实际的能力和创新能力;使他们了解物理学的发展历史、新进展及前沿物理中的新知识。另一方面可以提高学生树立正确的辩证唯物主义世界观和科学素质。本课程所讲授的电磁学是大学物理的一部分。我们着重从场的观点阐述静电场和稳恒磁场的基本概念、基本规律和基本定理,揭示电磁感应现象的物理本质,最后介绍电磁场理论的初步知识。
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授课目标

通过课程学习,学生必须掌握电场、磁场、电磁感应的基本规律和基本现象,特别是电磁场的基本定律定理,包括库仑定律、电场的高斯定理、静电场的环路定理、安培定律、磁场的高斯定理及安培环路定理、电磁感应定律等,并利用这些定理定律分析和解决电磁学中的一些问题。

课程大纲

大学物理MOOC开课序

MOOC开课序

第一周

第一讲 引言  电荷

第二讲 库仑定律  电力叠加原理

第三讲 电场  电场强度  场强叠加原理  点电荷系的场强

第四讲 连续带电体系的场强

第一周 单元测验

第二周

第五讲  连续带电体系的场强(续)  电场线

第六讲  电场强度通量  高斯定理

第七讲  利用高斯定理求静电场的分布

第八讲  利用高斯定理求静电场的分布(续)  场强求解小结

第二周 单元测验

第二周 作业

第三周

第九讲  静电场的环路定理   电势能   电势

第十讲  场强积分法求电势  电势差

第11讲  电势叠加原理及电势的计算

第12讲  等势面  电势梯度  静电场中的电偶极子

第三周单元测验

第三周作业

第四周

第13讲 导体的静电平衡条件

第14讲 静电平衡时导体上电荷的分布

第15讲 静电屏蔽

第16讲 有导体存在时静电场量的计算

第四周单元测验

第四周作业

第五周

第17讲 静电场中的电介质

第18讲 有电介质时的高斯定理

第19讲 电容  电容器

第20讲 静电场的能量

第五周单元测验

第五周作业

第六周

第21讲 稳恒电流

第22讲  磁场  磁感应强度

第23讲  毕奥--萨伐尔定律

第24讲  毕奥--萨伐尔定律(续)

第六周单元测验

第六周单元作业

第七周

第25讲 磁场的高斯定理和安培环路定理

第26讲  磁场的高斯定理和安培环路定理(续)

第27讲 磁场对载流导线的作用

第28讲  磁场对运动电荷的作用

第七周单元测验

第七周单元作业

第八周

第29讲 磁场中的磁介质

第30讲 磁场中的磁介质(续)

第31讲  法拉第电磁感应定律及楞次定律

第32讲 动生电动势

第八周单元测验

第八周单元作业

第九周

第33讲 感生电动势及感生电场

第34讲 感生电动势例题

第35讲 涡电流及电磁阻尼

第36讲 自感与互感

第九周单元测验

第九周单元作业

第十周

第37讲 磁场能量及位移电流

第38讲 普遍意义的安培环路定理和电磁波

第十周单元测验

第十周单元作业

预备知识

高等数学

证书要求

完成课程学习并考核合格(>60分)可获得合格证书,成绩优秀(>85分)可获得优秀证书。

参考资料

[1] 胡海云,吴晓丽,缪劲松.《大学物理(第三卷)——电磁学》[M]. 北京:高等教育出版社,2017.

[2] 苟秉聪,胡海云主编. 《大学物理学》(下册)(第2版)[M]. 北京:国防工业出版社,2011.

[3] 张三慧主编. 大学物理学(第三册)(第2版)[M]. 北京:清华大学出版社,1999.

[4] 程守诛,江之永主编. 普通物理学(上册)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.

[5] 赵凯华,陈熙谋. 电磁学(第三版)[M]. 北京:高等教育出版社,2011.

[6] 张三慧、李椿等译;D. Halliday,R. Resnick,J. Walker著. 《物理学基础(Fudamentals of Physics)》(第6版)[M]. 北京:机械工业出版社,2005.

常见问题

1. 电磁学课程的特点:“概念多,定律多,公式也多”,所以同学们要及时掌握;以往经验,后期容易出现积重难返的现象。

2. 在学习这部分内容时,要较多地应用高等数学中的微积分知识,因此要培养运用高等数学工具去求解物理问题的能力。同学们一定要多加练习、用心揣摩,尽快进入角色中来。