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《电动力学》1-5章教案
第一章、电磁物理基础
第二章、电磁理论方法
第三章、电磁波及辐射
第四章、狭义相对论
第五章、相关专题

内 容 提 要
课程名称 电动力学 选用教材 D. J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics
章节名称 第一章、电磁物理基础 授课学时 16
授课专业班级 2006级物理学专业
教学目的
及要求
要求掌握电动力学中的基本物理概念及规律，以备在本课程后续章节中运用。
主要内容
Chapter One
Basis of Electrodynamics
（Class Hours：16）
Section 1.1. Field by electric charge
(1) Gauss’ law: Electric charge and field
(2) Coulomb’s law for electric charge density
(3) Charge conservation: Charge and its flux
(4) Discussion: Gauss’law versus Coulomb’s law
(5) Examples
Section 1.2. Field by electric current
(1) Ampere’s law: Electric current and field
(2) Biot-Savart’s law for electric current density
(3) Discussion: Displacement current
(4) Discussion: Ampere’s versus Biot-Savart’s
(5) Examples
Section 1.3. Electromagnetic system
(1) Electromagnetic interaction
(2) Coupled electromagnetic system
(3) Fields modified by media
(4) Maxwell’s equations in matter
(5) Examples
Section 1.4. Potential description
(1) Basic ideas
(2) Vector and scalar potentials
(3) Potential equations
(4) Gauge invariance
(5) Potential representation
(6) Potentials by charge and current
(7) Examples
Section 1.5. Electromagnetic energy and momentum
(1) Mechanic conservation
(2) Electromagnetic energy
(3) Electromagnetic momentum
(4) Examples
Section 1.6. Application: Wave form of field
(1) Electromagnetic field in wave form
(2) Electromagnetic wave by Fourier components
(3) Theoretical application for basic physics
(4) Examples
Section 1.7. Application: Boundary relations
(1) Boundaries by divergence-type
(2) Boundaries by curl-type
(3) Theoretical application for physical studies
(4) Outline of boundary relations
(5) Examples
Section 1.8. Application: Field in matter
(1) Polarization
(2) Magnetization
(3) Modified electromagnetic fields
(4) Theoretical application for physical model
(5) Outline of field in matter
(6) Examples
重点
麦克斯韦方程组、电荷守恒定律和洛仑兹力公式。
难点
对电磁场关系复杂性的理解，以及矢量微分关系的运用。
作业布置
约四次作业，每次约四道题。
授课效果分析
对于同学们所担忧的本课程需要用到的数学知识（如矢量微分关系），在讲授的同时，采取课堂启发式提问、互动分析来补充，已经获得不错的效果。这种启发提问及课堂讨论也有助于对物理知识本身的理解和掌握。
另外，对于同学们初次接触双语授课的困难，采取根据学生外语实况，结合课程特点，循序渐进，由简入深，逐步加强课堂交互提问，增进专业基础知识及其外语交流实践，以实现切实可行的双语教学。这在本章所实施的双语教学过程中已显示出较好的效果。
内 容 提 要
课程名称 电动力学 选用教材 D. J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics

章节名称 第二章、电磁理论方法 授课学时 16
授课专业班级 2006级物理学专业
教学目的
及要求
要求借助数理方法、运用第一章的基本理论来解决有关电磁系统的物理问题，了解电磁系统的一般演变过程以及静电场和静磁场的电磁性质及规律，并着重以稳态电磁场为例掌握基本理论方法，且由此增进对第一章所介绍的基本电磁规律的理解和认识。
主要内容
Chapter Two
Theoretical Methods for Electromagnetic System
（Class Hours：16）
Section 2.1. Description of electromagnetic system
(1) Basic laws in electrodynamics
(2) Time evolution system
(3) Conceptual solution -- Type I/II
(4) Potential solution for fields
(5) Field solution by wave description
(6) Electromagnetic system and solution methods
Section 2.2. Steady electromagnetic fields
(1) Potential description for steady fields
(2) Electrostatic fields
(3) Magnetostatic fields
(4) Magnetic scalar potential
(5) Energy of steady fields
(6) Examples
Section 2.3. Requirement of physical solution
(1) Well-posedness of problems
(2) Uniqueness of physical solutions
(3) Steady-field equations
(4) Uniqueness of steady-field problems
(5) Outline of uniqueness theorems
Section 2.4. Separation of variables
(1) Basic ideas of variable separation
(2) Solution procedure
(3) Solution details
(4) Discussion: General solutions
(5) Examples
Section 2.5. Method of Green functions
(1) Basic ideas of Green method
(2) Green function: Potential by a point charge
(3) Solution by Green function
(4) Solution procedure
(5) Solution details
(6) Discussions
Section 2.6. Method of images
(1) Basic ideas of image method
(2) Solution procedure
(3) Solution details
(4) Examples
Section 2.7. Multipole expansion
(1) Potentials by Taylor expansion
(2) Electric and magnetic multipoles
(3) Energy in external fields
(4) Moment in external fields
(5) Examples
Section 2.8. Time-dependent solution
(1) Potential equations
(2) Wave solution
(3) Solution of scalar potential
(4) Potentials in retarded form
(5) Radiation potential
(6) Radiation by retarded potential
(7) Radiation by multipole expansion
(8) Higher-order radiation
重点
分离变量法、格林函数法思路及镜象法、时变电磁场求解思路。
难点
格林函数法、电磁多极矩展开的物理意义。
作业布置
约四次作业，每次约四道题。
授课效果分析
本章更进一步展示了该门课程的理论课特点。对于同学们所担忧的课程所要用到的数学知识，在授课当中继续采取课堂启发式提问、互动分析来补充。并在第一章所获得的效果基础上进一步完善。这种启发提问及课堂讨论不仅有助于对物理知识本身的理解和掌握，还能够让同学们认识到在提问及讨论中增进知识能力。
对于同学们初次接触双语授课的困难，继续采取根据学生外语实况，结合课程特点，循序渐进，由简入深，逐步加强课堂交互提问，增进专业基础知识及其外语交流实践。并在第一章实施双语教学基础上，进一步加强认识，以最终实现切实可行的双语教学。在这一章的双语教学过程中可望取得更进一步的效果。
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