電動力學(xué)課程是本專業(yè)本科段繼理論力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計物理課程之后的又一門理論物理課。電動力學(xué)的研究對象是電磁場的基本屬性,它的運動規(guī)律以及它和帶電物質(zhì)之間的相互作用。本課程在普通物理電磁學(xué)的基礎(chǔ)上,主要講述宏觀電動力學(xué)和狹義相對論。本課程旨在使考生對電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律能系統(tǒng)地、深入地掌握。
下面對課程內(nèi)容與考核目標分章加以說明。
第一章 電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律
一、考核知識點
1.電荷和電場
2.電流和磁場
3.麥克斯韋方程組
4.介質(zhì)的電磁性質(zhì)
5.電磁場的邊值關(guān)系
6.電磁場的能量和能流
二、考核要求
1.掌握電動力學(xué)基本方程
2.熟悉真空中及介質(zhì)中麥克斯韋方程組的推演
3.掌握介質(zhì)的電磁性質(zhì)方程
4.掌握不同介質(zhì)分界面上給出普遍規(guī)律的具體形式,即邊值關(guān)系
5.掌握洛倫茲力公式
6.掌握場和電荷系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化和守恒定律及能量密度和能流密度的表達式。
第二章 靜電場和穩(wěn)恒電流磁場
一、考核知識點
1.靜電勢及其微分方程
2.唯一性定理
3.拉普拉斯方程,分離變量法
4.電象法
5.格林函數(shù)
6.穩(wěn)恒電流的磁場矢勢
7.磁標勢
8.電多極矩和磁多極矩
二、考核要求
l.掌握穩(wěn)恒電磁場的場方程,靜電場電勢的微分方程,穩(wěn)恒電流磁場的磁標勢的微分方程
2.了解電流磁場矢勢的微分方程
3.熟練掌握用分離變量法求解軸對稱情況下的電磁場
4.熟練掌握用電象法求解所考慮區(qū)域內(nèi)只有一個或幾個點電荷,區(qū)域邊界為無窮大接地導(dǎo)體面(或介質(zhì)面)及球面的靜電場
5.了解兩類邊值問題的格林函數(shù),知道如何用格林函數(shù)法求解兩類邊值問題。掌握兩類邊值問題的積分形式解。
6.熟悉電多極和磁多極的展開,掌握電偶極子、磁偶極子與外場的相互作用的計算方法。
第三章 電磁波的傳播
一、考核知識點
1.平面電磁波
2.電磁波在介質(zhì)界面上的反射和折射
3.有導(dǎo)體存在時電磁波的傳播
二、考核要求
1.掌握電磁波方程
2.熟練掌握單色平面電磁波在均勻介質(zhì)中的傳播,掌握平面電磁波的三大特性
3.掌握電磁波能量密度、能流密度的瞬時值及平均值的表達式
4.掌握反射和折射定律及菲涅耳公式
5.熟練掌握單色平面電磁波在導(dǎo)體中的傳播
第四章 電磁波的輻射
一、考核知識點
1.電磁場的矢勢和標勢
2.推遲勢
3.電偶極輻射
4.電磁波的衍射
5.電磁場的動量
二、考核要求
1.掌握用勢表述的電動力學(xué)基本方程組,即達朗伯方程及洛侖茲規(guī)范條件
2.熟悉達朗伯方程的解,即推遲勢
3.掌握計算輻射場的一般公式,熟悉矢勢的展開方法及其結(jié)果,掌握偶極輻射場的計算并了解偶極輻射的特點。掌握輻射能流、角分布及輻射功率的表達式并能對其結(jié)果作出討論。
4.了解電磁波的衍射及基爾霍夫公式
5.掌握電磁波動量密度和動量流密度的表達式及電磁波對物體輻射壓力的計算
第五章 狹義相對論
一、考核知識點
1.相對論的實驗基礎(chǔ)
2.相對論的基本原理洛侖茲變換
3.相對論時空理論
4.相對論理論的四維形式
5.電動力學(xué)的相對論不變性
6.相對論力學(xué)
二、考核要求
1.掌握愛因斯坦相對性原理及其數(shù)學(xué)表達式,即“間隔不變性”
2.掌握洛侖茲變換及速度相加定理,對同時的相對性、長度的收縮、時間的延誤要深刻理解,并能熟練應(yīng)用
3.掌握四維電流、四維勢的表達,掌握連續(xù)性方程,洛侖茲條件及勢方程的協(xié)變形式
4.掌握電磁場張量及其矩陣形式,掌握麥克斯韋方程組的協(xié)變形式并能證明其在洛侖茲變換下的不變性
5.掌握電磁場的變換關(guān)系式及洛侖茲力與帶電粒子在外電磁場中的運動方程并能應(yīng)用
6.掌握相對論力學(xué)方程,能量、動量和質(zhì)量關(guān)系式及能量與動量關(guān)系式。掌握質(zhì)能關(guān)系式及能量--動量守恒定律并能應(yīng)用。
使用教材
《電動力學(xué)》郭碩鴻編 高等教育出版社