格林函数常被称为“传播子”。这一点由本节也可看出:通过区域V内的单位点电荷产生的电势,可求V内任意电荷分布产生的势。
渤海大学物理系
《电动力学》教学大纲
一、课程性质和学习目的
本课程是高等师范院校物理教育专业的基础理论课。是理论性较强、应用数学工具较多的课程。学习本课程的目的是使学生掌握电磁运动的基本规律,深刻理解电磁场的性质,掌握狭义相对论的时空观及有关的基本理论,获得在本课程领域内分析和处理一些最基本的问题的初步能力,为学习后续课程和独立解决实际工作中的有关问题打下必要的基础。
二、内容及课时分配
引言 矢量分析 4+2
第一章 电磁现象的普遍规律 10+2
1、电荷和电场
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
3、麦克斯韦方程组
电磁感应定律 位移电流 麦克斯韦方程组 洛仑兹力公式
4、介质的电磁性质
介质的一般性质 介质的极化 介质的磁化 介质中的麦克斯韦方程组
5、电磁场的边值关系
法向分量的跃变 切向分量的跃变
6、电磁场的能量和能流
能量密度和能流密度 能量守恒定律 电磁能量的传输
第二章 静电场 10+2
1、静电场的标势及其微分方程
静电场的标势 静电场的微分方程和边值关系 静电场的能量
2、唯一性定理
唯一性定理 有导体时的唯一性定理
3、拉普拉斯方程 分离变量法
拉普拉斯方程的分离变量 勒让德方程 勒让德多项式的正交性
轴对称情况下拉普拉斯方程的普遍解
4、镜象法
5、格林函数
点电荷密度的δ函数表示 格林函数 格林公式和边值问题的普遍解
6、电多极矩
电势的多极展开 电多极矩 电荷体系与外电场的相互作用能
第三章 静磁场 4
1、矢势及其微分方程
矢势 矢势的微分方程 边值关系 静磁场的能量
2、磁标势
引入磁标势的条件 磁标势的微分方程
3、磁多极矩
矢势的多极展开 磁偶极矩 小区域内电流分布与外磁场的相互作用能
4、阿哈罗诺夫——玻姆效应
第四章 电磁波的传播 10+1
1、平面电磁波
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
反射和折射定律 振幅关系 全反射
3、有导体存在时电磁波的传播
导体内的自由电荷分布 导体内的电磁波
趋肤效应和穿透深度 导体表面上的反射
4、谐振腔
有界空间的电磁波 理想导体的边界条件 谐振腔
5、波导
高频电磁能量的传输 矩形波导中的电磁波 截止频率
6、等离子体
等离子体的准电中性和屏蔽库仑场 等离子体振荡 电磁波在等离子体中的传播
第五章 电磁波的辐射 8+1
1、电磁场的矢势和标势
矢势和标势 规范变换 达朗贝尔方程
2、推迟势
3、电偶极辐射
计算辐射场的一般公式 矢势的展开式 偶极辐射
4、电磁波的衍射
5、电磁场的动量
并矢和张量 有电磁场时的动量守恒定律 动量密度和动量流密度
第六章 狭义相对论 12+2
1、相对论的实验基础
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,洛仑兹变换
相对论的基本原理 间隔不变性 洛仑兹变换
3、相对论的时空理论
相对论的时空结构 因果律和相互作用的最大传播速度 同时的相对性
运动时钟延缓 运动尺度缩短 速度变换公式 瞬时惯性系及加速度的变换
4、相对论理论的四维形式
三维空间中的正交变换 物理量按空间变换性质的分类
洛仑兹变换的四维形式 四维协变量 物理规律的协变性
5、相对论电动力学
四维电流密度矢量 四维势矢量 电磁场张量
6、相对论力学
能量——动量四维矢量 质能关系 相对论力学方程
总结 2
总学时72(机动2)
三、教材和参考书
教材: 郭硕鸿 《电动力学》
参考书: (美)杰克逊《经典电动力学》
曹昌祺 《电动力学》
阚仲元 《电动力学》
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