第一部分 课程目标与基本要求
一、课程目标
本课程是理工科大学生必修的基础理论课之一,主要介绍电磁场的基本概念和规律,重点是电场、磁场、力学、热力学、电磁波(光)的基本现象、运动规律、分析方法和应用。重点是物理基本现象及其运动规律、分析方法和应用。课程学习目标是为物理海洋学和从事海洋遥感基础理论研究、海洋观测数据在物理海洋、海洋生态环境保护、以及海气相互作用中的应用提供理论基础。
二、基本要求
了解电磁场的基本概念和规律,掌握计算电场、磁场的基本方法。理解电磁场问题的基本处理方法,掌握电磁波的基本理论。熟悉并掌握运动学的基本定律,了解常见的物理运动现象及计算机理。熟悉力学中各种力的含义及定义式,掌握力学的守恒定律及其特点和规律。理解并掌握热力学第一、第二定律及其“系统”的概念,以及相关参量的含义和运算。了解近代物理的现状和前沿,掌握几何光学的基本概念、成像规律,掌握光的传播、干涉、衍射、偏振等基本现象和规律。
第二部分 内容与考核目标
第一章 静电场中的导体和电解质
1了解点电荷、电荷量子化概念和电荷守恒定律;掌握库伦定律及其使用条件。
2掌握电场和电场强度的概念和场强叠加原理,掌握利用点电荷的电场强度公式和场强的叠加原理计算不同电荷激发的电场的场强计算。
3理解电场线和电通量的概念,掌握高斯定理及应用,掌握对称分布电场的电场强度。
4理解静电力做功和路径无关的特征,掌握静电场环路定理的物理意义;掌握电势的概念,掌握计算点电荷系和具有简单几何形式的带电体的电势分布。
5了解等势面、电势梯度的概念;了解电势梯度计算电场强度的分布。
6了解电偶极子概念及其在均匀电场中的受力和运动。
7理解导体的静电平衡条件和静电屏蔽等现象,掌握导体达到静电平衡时电荷、电场强度、电势的分布特征;掌握存在导体时静电场的场强分布和电势分布的计算方法。
8掌握电容定义,掌握典型电容器(如孤立导体电容器、平行板电容器、球形电容器、圆柱电容器等)电容的计算。
9了解极化强度的概念及物理意义。理解含电介质时的高斯定理和有电介质存在时静电场中的电位移矢量和电场强度的计算方法。
10理解电场能量密度的概念,掌握带电系统和静电场能量的计算方法。
第二章 电流和稳恒磁场
1理解电流强度、电流密度、非静电场强度、电动势的概念。
2掌握磁感应强度的定义;掌握毕奥-萨伐尔定律并能用它计算具有简单几何形状的载流导体(载流直导线、圆电流等)产生的恒定磁场分布。
3掌握磁感应线和磁通量的物理意义,理解高斯定理和安培环路定理,能分别计算简单非均匀磁场中,某回路所包围面积上的磁通量和某些具有对称性载流导体产生的磁场分布。
4理解洛伦兹力公式及其物理意义;掌握运动电荷在磁场中磁场力的计算以及分析在匀强磁场中电荷运动的规律;掌握利用安培定律分析和计算简单几何形状的载流导线在磁场中所受的安培力;了解载流平面线圈磁矩的概念,在匀强磁场中所受磁力矩的计算方法以及磁力和磁力矩作功的计算。
5了解磁介质的分类;了解磁化电流和磁化强度的概念,了解磁感应强度、磁场强度和磁化强度三者之间的关系。
第三章 变化的电磁场
1掌握法拉第电磁感应定律及其物理意义;掌握计算感应电动势及其方向。
2理解动生电动势,掌握用动生电动势的公式计算简单几何形状导体的匀强磁场或对称分布的非匀强磁场中运动时的动生电动势。
3理解感生电动势和感生电场的概念、性质和区别,掌握简单的感生电场强度及感应电动势的计算和方向;了解涡电流的概念。
4了解自感现象,了解简单回路的自感系数和自感电动势的计算方法;了解互感现象、简单回路的互感系数及互感电动势的计算。
5了解磁场能量、磁场能量密度,掌握磁场能量的计算方法。
6了解位移电流和全电流的概念,掌握位移电流的特性以及与传导电流的区别。
7理解麦克斯韦电磁场理论的基本概念及麦克斯方程组的积分形式,掌握电磁波的产生和电磁波谱。