电动力学的目的在于使我们比较系统地掌握电磁场和电磁波的基础理论和爱因斯坦的狭义相对论。在现实生活中电磁现象无处不在,要理解并利用电磁现象为人类造福、消除或减轻灾害就必须掌握电磁场和电磁波的理论知识。狭义相对论是20世纪初建立起来的重要基础理论,它是现代物理学乃至现代科学技术的奠基性理论之一,它突破了传统的时空观念,把人们带入到一个全新的相对时空世界。学懂狭义相对论将有助于开拓思维,建立正确的时空观,这对我们以后从事科学研究和相关技术性工作非常有益。 电动力学这门课程主要包括:(1)电场、磁场的基本规律,麦克斯韦方程组以及边值条件,电磁场能量和守恒定律等内容。(2)静电场和稳恒电流磁场。主要讲授一般静电场问题和稳恒电流磁场问题的求解方法。(3)电磁波的传播。内容包括:电磁场波动方程,平面电磁波的性质和传播规律,常用谐振腔和波导管等。(4)电磁波的辐射。主要讨论最常用的电磁波产生方法—偶极辐射,以及求解电磁波辐射问题的矢势和标势方法,电磁波辐射功率和辐射压力等问题。(5)狭义相对论。主要内容包括:狭义相对论诞生的历史背景,狭义相对论的基本假设,洛仑兹变换,狭义相对论时空观,4维闵氏时空中的物理量及其变化规律,4维闵氏时空中的电磁场物理量表示形式,电磁场规律的协变性,质能关系和相对论性动力学方程。
1、在《电磁学》的基础上,系统地阐述电动力学的基本理论,着重于电磁现象的基本规律、物理概念和方法的就教学。加深对电磁场物质性的认识,了解狭义相对论的时空观及有关的基本理论。
2、获得在本课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力,为学习后继课程和独立解决实际工作中的有关问题打下必要的基础。
本课程采取百分制,单元测验占20分、作业占10分、期末考试占70分
第一章 数学基础
1-3 张量
1-2 哈密顿算符▽的运算
第一章 作业解答
第一章 数学基础(知识点总结)
1-1 场的数学描述
作业:第一章 数学基础
第一周单元测试
作业解答
第一章 数学基础
第二章 电磁现象的普遍规律
作业:电磁现象的普遍规律
2-4 麦克斯韦方程组 洛伦兹力
2-5 介质中的麦克斯韦方程组
2-2 电流与磁场
2-6 介质的边值关系
2-3 法拉第电磁感应定律
2-1 电荷与电场
第三章 守恒定律
3-1 电磁场的能量和能流
3-3 电磁场角动量
3-2 电磁场的动量守恒定律
作业:第三章 守恒定律
第四章 静电场
4-5 静电场的能量
4-4 多极矩展开
4-2 镜像法
4-3 本征函数法(分离变量法)
4-1 静电问题 唯一性定理
第五章 静磁场
5-3 磁标势解法
5-5 静磁场的能量
5-4 磁多极矩
5-1 磁场的矢势方程
5-2磁场的矢势解法:二维问题
第六章 电磁波的传播
6-2 介电常数的一般形式
6-1 真空中的电磁波
6-3 介质中平面电磁波
6-9 波导管 谐振腔
6-7 电磁波在导电介质中的传播
6-5 全反射
6-8 旋光介质中的电磁波
6-6 电磁波在非导电介质中的传播
6-4 电磁波在介质面上的反射和折射
第七章 电磁波的辐射
7.2 推迟势
7.3 多极辐射
7-1 准静场
第八章 狭义相对论
8.4 物理规律协变性的数学形式
8.3 狭义相对论的时空观
8.5 相对论力学
8.6 电动力学的相对论协变形式
8.1 相对性原理
8.2 光速不变
高等数学、电磁学、数学物理方法
1)郭硕鸿,固体物理学,高等教育出版社
2)蔡圣善,朱耘,徐建军,固体物理学,高等教育出版社
3)俞允强,电动力学简明教程,北京大学出版社
4)格尔菲斯,(Charles Kittel),电动力学导论,世界图书出版公司