物理学专业本科教学大纲 课程名称：电动力学
《电动力学》教学大纲 课 程 编 号：06407317
一、课程性质、目的及开课对象
（一）课程性质：专业课
（二）教学目的：掌握电磁运动的基本规律，加深对电磁场性质的理解。了解狭义相对论时空观及有关基本概念。获得本课程领域内分析和处理一些最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问题打下必要的基础。 （三）开课对象：物理系物理学专业本科生
二 、先修课程
电磁学、数学物理方法
三、教学方法与考核方法
（一）教学方法：讲授式为主 （二）考核方式：考试
四、学时数分配
总学时：72学时；理论讲授60学时；习题讲授12学时，大纲中代﹡号内容不是必讲的，未计入学时之内。
五、教学内容与学时
第一章 电磁现象的普遍规律 （19学时） [主要内容]：
1．1电荷和电场 （1.5学时） 1．库仑定律
2．高斯定理和电场的散度 3．静电场的旋度
1．2电流和磁场 （1.5学时） 1．电荷守恒定律 2．毕奥--萨伐尔定律 3．磁场的环量和旋度 4．磁场的散度
5．磁场的旋度和散度公式的证明 1．3麦克斯韦方程组 （1.5学时） 1．电磁感应定律 2．位移电流
3．麦克斯韦方程组 4．洛仑兹力公式
1．4介质的电磁性质 （1.5学时） 1．关于介质的概念 2．介质的极化 3．介质的磁化
4．介质中的麦克斯韦方程组
1．5电磁场边值关系 （1.5学时） 1．法向分量的跃变 2．切向分量的跃变
1．6电磁场的能量和能流 （1.5学时） 1．场和电荷系统的能量守恒定律的一般形式
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物理学专业本科教学大纲 课程名称：电动力学 2．电磁场能量密度和能流密度表示式 ﹡3．电磁能量的传输
习题及所需数学知识(10学时)
重点难点：麦克斯韦方程组，电磁场的能量和边值关系。 学生掌握要点：
1．掌握高斯定理和电场的散度及旋度。
2．掌握毕奥--萨伐尔定律及磁场的环量和旋度、磁场的散度。 3．了解磁场的旋度和散度公式的证明。 4．理解位移电流。
5．掌握麦克斯韦方程组，电磁场的能量和边值关系。 第二章 静电场 （11学时） [主要内容]：
2．1静电场的标势及其微分方程 （2学时） 1．静电场的标势
2．静电势的微分方程和边值关系 3．静电场的能量
2．2唯一性定理 （2学时） 1．静电问题的唯一性定理 2．有导体存在时的唯一性定理
2．3拉普拉斯方程 分离变量法 （2学时） 2．4镜象法 （1学时） 2．5格林函数 （2学时） 1．点电荷密度的δ函数表示 2．格林函数
﹡3．格林公式和边值问题的解 ﹡2．6电多极矩 1．电势的多极展开 2．电多极矩
3．电荷体系在外电长中的能量 习题（2学时）
重点难点： 静电场的标势及其微分方程，镜象法，分离普通量法 学生掌握要点：
1．掌握静电场的标势及其微分方程。
2．唯一性定理只证明两导体的第一和第二类问题。 3．分离变量法着重在拉普拉斯方程的应用。
4．掌握镜象法解题方法，了解点电荷密度的δ函数表示及格林函数问题。 第三章 静磁场 （7学时） [主要内容]：
3．1矢势及其微分方程 （2学时） 1．矢势
2．矢势微分方程 3．矢势边值关系 4．静磁场的能量
3．2磁标势 （1学时）
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物理学专业本科教学大纲 课程名称：电动力学 3．3磁多极矩 （2学时） 1．矢势的多极展开
2．磁偶极矩的场和磁标势
3．小区域内电流分布在外磁场中的能量 ﹡3．4阿哈罗诺夫--玻姆效应 ﹡3．5超导体的电磁性质 1．超导体的基本电磁现象 2．超导体的电磁性质方程 3．超导体作为完全搞磁体 4．超导环内的磁能量子化
5．非局域理论 第一类和第二类超导体 习题（2学时）
重点难点： 矢势及其微分方程、磁偶极子及其外场的作用 学生掌握要点：
1．掌握矢势及其微分方程和矢势边值关系。
2．磁标势法介绍从场方程的出磁场问题的两中观点，加以比较。 第四章 电磁波的传播 （10学时） [主要内容]：
4．1平面电磁波 （2学时） 1．电磁场波动方程 2．时谐电磁波 3．平面电磁波
4．电磁波的能量和能流
﹡4．2电磁波在介质介面上的反射和折射 1．反射和折射定律
2．振幅关系 菲涅耳公式 3．全反射
4．3有导体存在时的电磁波的传播 （2学时） 1．导体内的自由电荷分布 2．导体内的电磁波 3．趋肤效应和穿透深度 ﹡4．导体表面上的反射 4．4谐振腔 （2学时） 1．有界空间中的电磁波 2．理想导体边界条件 3．谐振腔
4．5波导 （2学时） 1．高频电磁能量的传输 2．矩形波导中的电磁波 3．截止频率
4．TE10波的电磁场和管壁电流 ﹡4．6高斯光束
1．亥姆霍兹定律的波束解
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物理学专业本科教学大纲 课程名称：电动力学 2．高斯光束的传播特性 ﹡4．7等离子体
1．等离子体的准电中性和屏蔽库仑场 2．等离子体震荡
3．电磁波在等离子体中的传播 习题（2学时）
重点难点：平面电磁波、理想导体边界条件、截止频率 学生掌握要点：
1．掌握平面电磁波及波动方程。 2．了解电磁波的能量和能流。
3．波导只讲矩形波并掌握波导中电磁波传波的特点。 4．理解截止频率的含义。
第五章 电磁波的辐射 （9学时） [主要内容]：
5．1电磁场的矢势和标势 （2学时） 1．用势描述电磁场
2．规范变换和规范不变换 3．达郎贝尔方程
5．2推迟势 （1学时） 5．3电偶极辐射 （2学时） 1．计算辐射场的一般公式 2．矢势的展开 3．偶极辐射
﹡4．辐射能流 角分布 辐射功率 ﹡5．短天线辐射 辐射电阻 ﹡5．4磁偶极辐射和电四极辐射 ﹡5．5天线辐射
1．天线上的电流分布 2．半波天线 3．天线阵
5．6电磁波的衍射 （2学时） 1．衍射问题 2．基尔霍夫公式 3．小孔衍射
﹡5．7电磁场的动量
1．电磁场的动量密度和动量流密度 2．辐射电压 习题（2学时）
重点难点： 电磁场的势、达郎贝尔方程、推迟势 学生掌握要点：
1．重点掌握用矢势和标势描素电磁场的方法。 2．重点掌握达郎贝尔方程、推迟势及其物理意义。 3．了解电偶极辐射的相关内容。 第六章 狭义相对论 （12学时）
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物理学专业本科教学大纲 课程名称：电动力学 [主要内容]：
6．1相对论的实验基础 （1学时） 1．相对论产生的历史背景 2．相对论的实验基础
6．2相对论的基本原理 洛仑滋变换 （2学时） 1．相对论的基本原理 2．间隔不变性 3．洛仑滋变换
6．3相对论的时空理论（3学时） 1．相对论时空结构
2．因果律和相互作用的最大传播速度 3．同时相对性 4．运动时钟的延缓 5．运动尺度的缩短 6．速度变换公式
6．4相对论理论的四维形式（2学时） 1．三维空间的正交变换
﹡2．物理量按空间变换性质得分类 3．洛仑滋变换的四维形式 ﹡4．四维协变换量 5．物理规律的协变性
﹡6．5电动力学的相对论不变性 1．四维电流密度矢量 2．四维势矢量 3．电磁场张量 4．电磁场的不变量
6．6相对论力学 （2学时） 1．能量--动量四维矢量 2．质能关系
3．相对论力学方程 ﹡4．洛仑兹力
﹡6．7电磁场中带电粒子的拉格朗日量和哈密顿量 1．拉格朗日形式 2．哈密顿形式 3．非相对论情形
重点难点： 相对论的基本原理洛仑滋变换、时空理论、速度相加原理 学生掌握要点：
1．了解狭义相对论的实验基础是迈克耳逊--莫雷实验，适当介绍一些近年来的新实验。 2．重点掌握相对论的基本原理洛仑滋变换、时空理论、速度相加原理。 3．了解相对论力学的相关知识。 习题（2学时）
第七章 带电粒子和电磁场的相互作用 （4学时） [主要内容]：
7．1运动带电粒子的势和辐射电磁场 （2学时）
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《电动力学》教学大纲.
