《电动力学》课程教学大纲 Electrodynamics

《电动力学》课程教学大纲 课程英文名称：Electrodynamics 课程编码：ZB17015 总学分/总学时：4/64 理论学时/实验学时：640 课程性质：专业必修课 先修课程：高等数学，数学物理方法，电磁学等 课程负责人： 适用专业：应用物理学 物理学 开课单位：理学院物理系 大纲制定者：郭志荣 大纲审定者：孙茂珠 大纲审定时间：2018-03-10 课程简介： 电动力学是物理学和应用物理学本科专业的专业基础必修课。主要研究电磁场的基本属性、运动 规律以及和带电物质之间的相互作用，是在电磁学课程基础上系统地阐述电磁场的基本理论。研究 内容主要有宏观电磁场理论的闸述，从实验定律中总结电磁场的普遍规律，麦克斯韦方程组，电磁 波传播，电磁波辐射，狭义相对论，时空本质及其它物理规律本质等经典的动力学理论问题。 课程目标与毕业要求关系 (一)课程目标 1.掌握电磁场的基本规律： 2.理解电磁场性质以及运动规律： 3.获得本课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力： 4,掌握狭义相对论，理解相对论时空理论： 5.深刻领会电磁场的物质性，加深辩证唯物主义的世界观 (二)课程目标对毕业要求的支撑关系 课程目标1支撑毕业要求3素质要求的(11)专业素质： 课程目标1支撑毕业要求1知识要求的(1)专业知识： 课程目标2、3支撑毕业要求2能力要求的(6)应用知识的能力： 课程目标1、2、3支撑毕业要求3素质要求的(11)专业素质： 二、教学内容与预期学习成效 知识单元 预期学习成效 知识点或能力 教学活动 课前预 。学 课堂教 1.掌握矢量分 1 场论初步：矢量分析 课后巩 1.绪论 3 2,提升数理理论水平，为本课 分算符的双重 程的顺利学习奠定基础： 特性： 料等： 4.互动提

《电动力学》课程教学大纲 课程英文名称： Electrodynamics 课程编码：ZB17015 总学分/总学时： 4/64 理论学时/实验学时： 64/0 课程性质： 专业必修课 先修课程：高等数学，数学物理方法，电磁学等 课程负责人： 适用专业：应用物理学  物理学 开课单位： 理学院物理系 大纲制定者：郭志荣 大纲审定者： 孙茂珠 大纲审定时间：2018-03-10 课程简介： 电动力学是物理学和应用物理学本科专业的专业基础必修课。主要研究电磁场的基本属性、运动 规律以及和带电物质之间的相互作用，是在电磁学课程基础上系统地阐述电磁场的基本理论。研究 内容主要有宏观电磁场理论的阐述，从实验定律中总结电磁场的普遍规律，麦克斯韦方程组，电磁 波传播，电磁波辐射，狭义相对论，时空本质及其它物理规律本质等经典的动力学理论问题。 一、课程目标与毕业要求关系 （一）课程目标 1．掌握电磁场的基本规律； 2．理解电磁场性质以及运动规律； 3．获得本课程领域内分析和处理一些基本问题的初步能力； 4． 掌握狭义相对论，理解相对论时空理论； 5．深刻领会电磁场的物质性，加深辩证唯物主义的世界观 （二）课程目标对毕业要求的支撑关系 课程目标1支撑毕业要求3素质要求的（11）专业素质； 课程目标1支撑毕业要求1知识要求的（1）专业知识； 课程目标2、3支撑毕业要求2能力要求的（6）应用知识的能力； 课程目标1、2、3支撑毕业要求3素质要求的（11）专业素质； 二、教学内容与预期学习成效 知识单元 对应课 程目标 预期学习成效 知识点或能力 教学活动 学 时 1．绪 论 3 1．掌握矢量分 析； 2．理解矢量微 分算符的双重 特性； 1．场论初步：矢量分析； 2．提升数理理论水平，为本课 程的顺利学习奠定基础； 1．课前预 习； 2．课堂教 学； 3．课后巩 固：学习笔 记，查阅资 料等； 4．互动 提 高：作业、 网络论坛、 答疑 理论 4学 时

电荷和电磁： 库仑定律，高 斯定理和电场的散度，静电场的 旋 律 电流和磁场 ,电荷守恒定 磁场的散度旋 不理论规 1.课前预 麦克斯韦方程组：电场感应 习 2.理解描述电 定律，位移电流，麦克斯韦方程 课堂教 学 磁场的普遍规 组，洛伦兹力公式： 课后巩 2.电磁场 4.介质的电磁性质：关于介质 理论 的普遍规律 1、3、5 律是麦克斯韦 方程组： 介质的磁 学习笔 in. 查阅资 12学 3。理解解决电 说的 化， 料 时 磁问题的理论 的 互动提 由磁扬的能量和能流 洛仑兹 场能量密度和 力公式： 场和电荷系统的守恒定律： 7.具备通过实验定律和数理推 广获得该领域普遍规律的专业意 识： 8. 提升数理应用能力： 9.渗透唯物主义世界观教有： 1,草握静物问 静电场的标势及其微分方 课前预 颗唯一定解的 习： 程：静电场的标势，静电势的微 课堂教 方程和边值关系，静电场能 学 性定理：静电问题的唯 裸后巩 3.静电场 1、2、3 的 拉普拉斯方程分离变量法： 理解多极展 镜像 整雾被柜：电势的多极展 互动提 开方法处理静 场问题的方 开，电偶极矩 6. 具备解决静电问题的能力： 疑 组织学牛 课前预习并 1,理解静场唯 矢势及其微分方程：矢势， 在课堂上讲 性定理的应 矢势微分方程，矢势边值关系， 课： 用 静磁场的能量： 课后巩 理论 4.静磁场 1、2、3 掌握分离变 固： 字习笔 量法镀 23 矢势的多极展 查阅资 8时 静感场中的 应用： 动提 处子 电磁波 壁层平面由 的传 2、3、5 磁波形成的条 程，时谐电磁菠 电平电 课前预 理论 件、特性： 电磁波的能量和能流： 课堂教 时 2.掌握电磁波 电磁波在介质界面上的反射 在介质、导体 和折射：反射和折射定理，振幅 课后巩 界面上反射和 固：学习笔 折射时相位变 子在 记， 香阅溶 货童分 的电磁波 料 互动提 度： 老肤应和穿透深 高：作业

2．电磁场 的普遍规律 1、3、5 1．掌握电磁场 的实验基础和 基本理论规 律； 2．理解描述电 磁场的普遍规 律是麦克斯韦 方程组； 3．理解解决电 磁问题的理论 上麦克斯韦方 程组和洛仑兹 力公式； 1．电荷和电磁：库仑定律，高 斯定理和电场的散度，静电场的 旋度； 2．电流和磁场：电荷守恒定 律，毕奥-萨伐尔定律，磁场的 环量和旋度，磁场的散度，旋度 和散度公式的证明； 3．麦克斯韦方程组：电场感应 定律，位移电流，麦克斯韦方程 组，洛伦兹力公式； 4．介质的电磁性质：关于介质 的概念，介质的极化，介质的磁 化，介质中的麦克斯韦方程组； 5．介质的电磁性质：法向分量 的跃变，切向分量的跃变； 6．电磁场的能量和能流：电磁 场能量密度和能流密度表示式， 场和电荷系统的守恒定律； 7．具备通过实验定律和数理推 广获得该领域普遍规律的专业意 识； 8．提升数理应用能力； 9．渗透唯物主义世界观教育； 1．课前预 习； 2．课堂教 学； 3．课后巩 固：学习笔 记，查阅资 料等； 4．互动 提 高：作业、 网络论坛、 答疑 理论 12学 时 3．静电场 1、2、3 1．掌握静场问 题唯一定解的 唯一性定理； 2．掌握用分离 变量法、镜像 法处理特殊静 电场问题的方 法； 3．理解多极展 开方法处理静 场问题的方 法； 1．静电场的标势及其微分方 程：静电场的标势，静电势的微 分方程和边值关系，静电场能 量； 2．唯一性定理：静电问题的唯 一性定理； 3．拉普拉斯方程 分离变量法； 4．镜像法； 5．电多极矩：电势的多极展 开，电偶极矩； 6．具备解决静电问题的能力； 1．课前预 习； 2．课堂教 学； 3．课后巩 固：学习笔 记，查阅资 料等； 4．互动 提 高：作业、 网络论坛、 答疑 理论 12学 时 4．静磁场 1、2、3 1．理解静场唯 一性定理的应 用； 2．掌握分离变 量法、镜像 法、多极展开 在静磁场中的 应用； 1．矢势及其微分方程：矢势， 矢势微分方程，矢势边值关系， 静磁场的能量； 2．磁标势； 3．磁多极矩：矢势的多极展 开，磁偶极矩的场和磁标势，小 区域内电流分布在外磁场中的能 量； 1．组织学生 课前预习并 在课堂上讲 课； 2．课后巩 固：学习笔 记，查阅资 料等； 3．互动 提 高：作业、 网络论坛、 答疑 理论 8学 时 5．电磁波 的传播 2、3、5 1．掌握平面电 磁波形成的条 件、特性； 2．掌握电磁波 在介质、导体 界面上反射和 折射时相位变 化和能量分配 规律； 1．平面电磁波：电磁场波动方 程，时谐电磁波，平面电磁波， 电磁波的能量和能流； 2．电磁波在介质界面上的反射 和折射：反射和折射定理，振幅 关系，菲涅尔公式，全反射； 3．有导体存在时电磁波的传 播：导体内自由电荷分布，导体 内的电磁波，趋肤效应和穿透深 度； 1．课前预 习； 2．课堂教 学； 3．课后巩 固：学习笔 记，查阅资 料等； 4．互动 提 高：作业、 理论 8学 时

4加深电磁波具有物质属性的|网络论坛、 客观运动本质： 1.课前预 掌握用势函 习： 电磁场的矢势和标势：用势 ，电贝弯换和规范不 2:课堂教 课后巩 了配推识热 2、3、5 的推导过程 理解推迟势 电偶极辐射，辐射能流角分 布辐射功率 料等 时 的含 动提 掌握电偶极 3.树立客观物质有限速度运动 辐射理论： 的认识： 高 作业 络论学 答舒 1.相对论产生的历史背景，相 对论的实验基出： 的基对论的基本原理：相对论 课前预 理解相对论 课堂教 时实经和理论 运动尺 课后功 掌握相对论 度的缩短，速度变换公式 理诊 7.狭义相 对论 1、4、5 时空理论的特 4.相对论理论的四维形式 查阅资 10学 维空间的正交变换，物理量按空 料等 4.互动提 时 了解相对论 间变换性质的分类，洛伦兹变换 高，作业 时空理论下电 的四维形 磁理论的表 角的时空 观，树立认 网络论坛 述： 识客 答疑5.效果 下理 辑)和人类创新意识的 提升：小论 树立客观物质有限速度运动 的认识： 说明：1.预期学习成效指学生应达到的知识、能力、素质，可用了解、理解、掌握、应用"等词汇多 层次表达」 2.知识点或能力指具体的教学内容 3.教学活动指教学组织、教学手段、教学方式、方法等教学设计，如：课堂教授、课程案例 分析、研讨、作业练习、小设计、社会调查、实验等等。 三、课程目标达成度评价 1.课程目标1、2、4的达成度主要通过课程作业、网络学习以及闭卷考试进行综合考评 2.课程目标3、5的达成度主要通过课堂提问和讨论、课外小论文撰写的完成进行考评： 四、成绩评定 课程成绩包括两大部分，分别为平时和期末考试。其中平时成绩又包括出勤、课堂讨论、学习笔 记、课后作业、网络作业、网络论坛、课外阅读和扩展。具体要求及成绩评定方法如下： 1、平时出勤。平时出勤采用"只扣分，不加分"的方法计算成绩，无故旷课1次，将在总评成绩中 扣除2分。无故缺勤5次者，取消本门课程的考核资格。 2、课堂提问和讨论。课堂讨论。本课程在实际授课中，结合之前布置简单章节内容的讲解，或 某一要点问题的理解随机提问，要求学生有准备或即兴地交流自己的理解。必要时可分小组准备或

4．加深电磁波具有物质属性的 客观运动本质； 网络论坛、 答疑 6．电磁波 的辐射 2、3、5 1．掌握用势函 数描述电磁波 的方法和特 征； 2．了解推迟势 的推导过程； 3．理解推迟势 的含义； 4．掌握电偶极 辐射理论； 1．电磁场的矢势和标势：用势 描述电磁场，规范变换和规范不 变性，达朗贝尔方程； 2．推迟势；电偶极辐射：计算 辐射场的一般公式，矢势的展开 式，电偶极辐射，辐射能流角分 布 辐射功率； 3．树立客观物质有限速度运动 的认识； 1．课前预 习； 2．课堂教 学； 3．课后巩 固：学习笔 记，查阅资 料等； 4．互动 提 高：作业、 网络论坛、 答疑 理论 10学 时 7．狭义相 对论 1、4、5 1．理解相对论 时空理论产生 的实验和理论 背景； 2．掌握相对论 时空理论的特 征； 3．了解相对论 时空理论下电 磁理论的表 述； 1．相对论产生的历史背景，相 对论的实验基础； 2．相对论的基本原理：相对论 的基本原理，间隔不变性，洛伦 兹变换，相对论时空结果，因果 律和相互作用的最大传播速度； 3．相对论的时空理论：同时相 对性，运动时钟的延缓，运动尺 度的缩短，速度变换公式； 4．相对论理论的四维形式：三 维空间的正交变换，物理量按空 间变换性质的分类，洛伦兹变换 的四维形式； 5．建立正确的时空观，树立认 识客观世界理解的基础上实验 （自然逻辑）和人类创新意识的 完美结合； 6．树立客观物质有限速度运动 的认识； 1．课前预 习； 2．课堂教 学； 3．课后巩 固：学习笔 记，查阅资 料等； 4．互动 提 高：作业、 网络论坛、 答疑5．效果 提升：小论 文 理论 10学 时 说明：1．预期学习成效指学生应达到的知识、能力、素质，可用了解、理解、掌握、应用"等词汇多 层次表达。 2．知识点或能力指具体的教学内容。 3．教学活动指教学组织、教学手段、教学方式、方法等教学设计，如：课堂教授、课程案例 分析、研讨、作业练习、小设计、社会调查、实验等等。 三、课程目标达成度评价 1．课程目标1、2、4的达成度主要通过课程作业、网络学习以及闭卷考试进行综合考评； 2．课程目标3、5的达成度主要通过课堂提问和讨论、课外小论文撰写的完成进行考评； 四、成绩评定 课程成绩包括两大部分，分别为平时和期末考试。其中平时成绩又包括出勤、课堂讨论、学习笔 记、课后作业、网络作业、网络论坛、课外阅读和扩展。具体要求及成绩评定方法如下： 1、平时出勤。平时出勤采用"只扣分，不加分"的方法计算成绩，无故旷课1次，将在总评成绩中 扣除2分。无故缺勤5次者，取消本门课程的考核资格。 2、课堂提问和讨论。课堂讨论。本课程在实际授课中，结合之前布置简单章节内容的讲解，或 某一要点问题的理解随机提问，要求学生有准备或即兴地交流自己的理解。必要时可分小组准备或

讨论。要求小组成员都要充分参与讨论。讨论课采用抽签的方式确定汇报小组及汇报人。占平时 10%。 3、学习笔记。学习本课程，课后自学、钻研十分必要，学习笔记或课本标注也就能体现自学效 果。将每章学习笔记以作业形式上交检查。占平时20%。 4、课后作业：在课堂上根据需要布置的书面作业，作为平时成绩的组成部分。占平时30%。 5、网络作业、网络论坛。本课程开通网络学习平台，在网络上布置的作业，和网络论坛上交流 的质量和数量作为平时成绩的一部分。占平时30%。 6、课外阅读和扩展。根据授课需要，授课中会布置1到2次课外阅读或文献查阅，主要是狭义相 对论章节，来加深课程教学内容的理解。占平时10%。 7、期末考试。期末考试采取闭卷考试的方式进行。考试占总成绩的60%。期末考试卷面成绩未 达40%者，该门课程成绩作不及格处理。 五、课程教材及主要参考书 1,建议教材：郭硕鸿.电动力学（第三版），北京：高等教育出版社： 2.主要参考书：黄通本，方奕忠.电动力学学习辅导书，北京：高等教育出版社：

讨论。要求小组成员都要充分参与讨论。讨论课采用抽签的方式确定汇报小组及汇报人。占平时 10%。 3、学习笔记。学习本课程，课后自学、钻研十分必要，学习笔记或课本标注也就能体现自学效 果。将每章学习笔记以作业形式上交检查。占平时20%。 4、课后作业：在课堂上根据需要布置的书面作业，作为平时成绩的组成部分。占平时30%。 5、网络作业、网络论坛。本课程开通网络学习平台，在网络上布置的作业，和网络论坛上交流 的质量和数量作为平时成绩的一部分。占平时30%。 6、课外阅读和扩展。根据授课需要，授课中会布置1到2次课外阅读或文献查阅，主要是狭义相 对论章节，来加深课程教学内容的理解。占平时10%。 7、期末考试。期末考试采取闭卷考试的方式进行。考试占总成绩的60%。期末考试卷面成绩未 达40%者，该门课程成绩作不及格处理。 五、课程教材及主要参考书 1．建议教材：郭硕鸿．电动力学（第三版），北京：高等教育出版社； 2．主要参考书：黄迺本，方奕忠．电动力学学习辅导书，北京：高等教育出版社；