大连理工大学

大学物理—相对论、电磁学

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课程概述

   

    物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的学科。它的基本概念、基本理论与实验方法渗透在自然科学的各个领域,应用于生产技术的许多部门,因此物理学是自然科学和工程技术的基础。

   大学物理课程是高等学校理工农医科各专业学生一门重要的必修基础课。这些物理基础知识是构成科学素养的重要组成部分,更是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。大学物理课程在为学生较系统地打好必要的物理基础,培养学生现代的科学的自然观、宇宙观和辩证唯物主义世界观,培养学生的探索、创新精神,培养学生的科学思维能力,掌握科学方法等方面,都具有其他课程不能替代的重要作用。

   大学物理课程主要有经典物理和近代物理两部分。经典物理在科学技术领域仍然是应用最广泛的基础理论,而且也是学习近代科学技术新理论、新知识的重要基础理论,在大学物理的学习中对经典物理内容仍应予以重视;大学物理中的近代物理知识是学生今后学习近代科学技术新理论,新知识所必须的近代物理基础理论知识。

   本课程包含近代物理的相对论和经典物理的电磁学两部分,共 40学时。 通过这部分的学习,学生能够掌握狭义相对论的基本原理、理解狭义相对论的时空观;学习和掌握电场、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理和定律,并利用这些定理定律来分析和解决电磁学中的相关问题。

    本课程将在2017年4月开课,欢迎加入本课程学习!



授课目标
本课程教学内容按照对工科类本科生的要求设置。通过学习,学生可以系统地掌握相对论和电磁学的基本知识以及处理相关问题的基本方法。
证书要求

    课程成绩认定包含合格和优秀两种。总评成绩60分-84分之间为合格;85分以上为优秀。参加学习并取得相应成绩的学员,可免费获得由中国大学MOOC颁发的电子证书。申请纸质认证证书,每份证书需要100元人民币。

预备知识

高中物理、高等数学

授课大纲

一、相对论基础

 1 经典相对论原理和伽利略变换

 2 狭义相对论的基本原理和洛伦兹变换

 3 相对论的时空观(上)

 4 相对论的时空观(下)

 5 相对论的速度变换

 6 相对论动力学(上)

 7 相对论动力学(下)  

*8 广义相对论的基本原理

*9 广义相对论的实验检验举例


二、静电场和恒定电场

  1 电荷 库仑定律

  2 电场强度及其叠加原理

  3 电场强度叠加原理的应用

  4 电场线与电通量

  5 高斯定理 

  6 高斯定理的应用

  7 电场力的功 场强环路定理

  8 电势能与电势

  9 电势的计算

  10 场强与电势的微分关系 电势梯度

  11 静电平衡

  1 2静电屏蔽及有导体存在时静电场的计算

  13 电介质及其极化机理

  14 电介质中的高斯定理

  15 电介质中的高斯定理的应用

  16 电容与电容器

  17 静电场的能量

  18 恒定电流

  19 恒定电场

三、 恒定磁场

  1 磁现象,稳恒磁场

  2 磁感应强度 洛伦兹力

  3 毕奥-萨伐尔定律(1)

  4 毕奥-萨伐尔定律(2)

  5 磁场的高斯定理

  6 磁场的安培环路定理

  7 安培环路定理的应用(1)- 无限长载流直线以及圆柱电流的磁感应强度

  8 安培环路定理的应用(2) - 均匀密绕细长直螺线管的磁感应强度

  9 安培环路定理的应用(3)-均匀密绕螺线环的磁感应强度

  10 高斯定理以及安培环路定理小结

  11 带电粒子在磁场中的运动,磁聚焦

  12 质谱仪 速度选择器 磁瓶

  13 霍尔效应 

  14 安培力

  15 磁力矩

  16 磁力矩的功

  17 磁力矩做功问题讨论

  18 两平行长直载流导线间的作用力

  19 磁介质 介质磁化机制

  20 介质的磁化机制 “分子电流”模型 

  21 磁化强度

  22 磁场强度、磁场强度的环路定理

  23 介质中磁场强度的计算

  24 铁磁质


四  电磁感应

  1 法拉第电磁感应定律

  2 动生电动势 

  3 动生电动势的产生机理

  4 感生电动势、涡旋电场

  5 感生电动势、涡旋电场的计算

  6 电子感应加速器   

  7 涡电流

  8 自感和互感(上)

  9 自感和互感 (下) 

  10 磁场的能量

  11 匀速运动点电荷的磁场与电场


五  麦克斯韦方程组 电磁场 

  1 位移电流

  2 全电流安培环路定理

  3 麦克斯韦方程组

  4 平面电磁波

  5 电磁波能量

  6 振荡偶极子辐射的电磁波

  7 电磁波谱


参考资料

参考资料

 1. 《大学物理学》(第三版)   余  虹主编   科学出版社

 2. 《普通物理学》(第五版)程守株 江之永 主编 高等教育出版社

 3. 《大学物理学》(第三版)张三慧主编   清华大学出版社