電動力學(xué)是物理學(xué)專業(yè)本科課程中的理論基礎(chǔ)課，其研究對象是電磁場的基本屬

性、運(yùn)動規(guī)律以及電磁場與物質(zhì)之間的相互作用。本課程內(nèi)容包括：電磁現(xiàn)象的基

本規(guī)律、靜電場、靜磁場、電磁波的傳播、電磁波的輻射、狹義相對論和帶電粒子

與外電磁場的作用。

*課程簡介

（Description）

Electrodynamics is a basic theoretical course of physics in the undergraduatecurriculum,

which is for the basic properties of electromagnetic field, its motion of law,and the

interaction between electromagnetic field and matter. The contents of thiscourse

include the basic law of electromagnetic phenomena, electrostatic field, staticmagnetic

field, the propagation of electromagnetic field, the electromagneticradiation, the special

theory of relativity, and the interaction between charged particlesand electromagnetic

field effect.

課程教學(xué)大綱（course syllabus）

*學(xué)習(xí)目標(biāo)

(Learning

Outcomes)

1．掌握電磁運(yùn)動的基本規(guī)律，加深對電磁場性質(zhì)的理解； 

2．了解狹義相對論的時空觀和有關(guān)的基本理論； 

3．獲得在本課程內(nèi)分析和處理基本問題的初步能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和獨(dú)立解決 

實(shí)際工作中的有關(guān)問題打下堅實(shí)的基礎(chǔ)

第一章 電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律 

1.教學(xué)目標(biāo) 

了解電動力學(xué)理論的建立和發(fā)展過程，安培、法拉第、麥克斯韋、海維賽德、愛因斯坦

龐加萊等科學(xué)家的生平及科學(xué)貢獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感及科學(xué)精神。 

理解麥克斯韋方程組及其建立過程；理解場的物質(zhì)性； 

掌握電磁場的邊值關(guān)系； 

掌握電磁場的能量和能流，理解包含電磁能在內(nèi)的能量守恒與轉(zhuǎn)化定律 

2.教學(xué)重難點(diǎn) 

麥克斯韋方程組的理解；電磁場的能量和能流。 

3.教學(xué)內(nèi)容 

3.1 電磁學(xué)及電動力學(xué)發(fā)展歷史 

電動力學(xué)發(fā)展歷史，包括電磁場基本概念的歷史背景，麥克斯韋方程組的建立過程，法

拉第、麥克斯韋、愛因斯坦等科學(xué)家的科學(xué)貢獻(xiàn)，等等。 

3.2 電荷和電場，電流和磁場 

使學(xué)生掌握電磁實(shí)驗(yàn)基本定律；深刻理解和掌握電磁場的散度和旋度特性。 

3.3 位移電流，麥克斯韋方程組 

位移電流的導(dǎo)出及物理意義；掌握麥克斯韋方程組。 

4 

3.4 麥克斯韋方程組與守恒定律 

電荷守恒定律，磁荷守恒定律；麥克斯韋方程組的對稱性 

3.5 介質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系與麥克斯韋方程組 

電位移和磁場強(qiáng)度；介質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系；介質(zhì)中的麥克斯韋方程組 

3.6 電磁場邊值關(guān)系，電磁場的能量和能流 

麥克斯韋方程組在界面處的形式；電磁場能量密度和能流密度的定義；掌握電磁場的能

量守恒定律。 

4.教學(xué)方法 

教師講授，師生討論，翻轉(zhuǎn)模式，指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)等。 

5.教學(xué)評價 

完成“***科學(xué)家的生平及科學(xué)貢獻(xiàn)”的小論文；課后相應(yīng)習(xí)題，補(bǔ)充習(xí)題 

第二章 靜電場

1.教學(xué)目標(biāo) 

 掌握靜電場的基本規(guī)律； 

會用分離變量法和鏡像法求解靜電場問題，體會等效替代的思想與方法。 

2.教學(xué)重難點(diǎn) 

 會用分離變量法和鏡像法求解靜電場問題 

3.教學(xué)內(nèi)容 

3.1 靜電場的標(biāo)勢及微分方程 

靜場情況下退耦合的麥克斯韋方程組；電勢及泊松方程。 

3.2 唯一性定理與邊值問題 

唯一性定理的意義；邊界條件。 

3.3 分離變量法 

分離變量法解決靜電場問題。 

3.4 鏡像法 

掌握鏡像法解決靜電場問題。 

3.5 電多極矩 

對電多極矩只作一般性介紹。 

4.教學(xué)方法 

教師講授，同伴教學(xué)，師生討論等。 

5 

 5.教學(xué)評價 

課后相應(yīng)習(xí)題，補(bǔ)充習(xí)題 

第三章 靜磁場 

1.教學(xué)目標(biāo) 

 理解靜磁場的基本規(guī)律； 

會用磁標(biāo)勢求解磁場問題； 

體會類比物理學(xué)思想。 

2.教學(xué)重難點(diǎn) 

 靜磁場的基本規(guī)律；磁標(biāo)勢引入的條件 

3.教學(xué)內(nèi)容 

3.1 靜磁場的矢勢及微分方程 

用矢勢描述磁場的不唯一性和規(guī)范條件的引入。 

3.2 磁標(biāo)勢 

通過解決磁標(biāo)勢問題進(jìn)一步掌握分離變量法。 

3.3 磁多極矩 

只作一般性介紹。 

3.4 阿哈羅諾夫-玻姆效應(yīng) 

只作一般性介紹 

3.5 超導(dǎo)體的電磁性質(zhì) 

超導(dǎo)體的本構(gòu)關(guān)系和倫敦方程，，以及所導(dǎo)致的超導(dǎo)體的宏觀電磁性質(zhì) 

4.教學(xué)方法 

 教師講授；同伴教學(xué) 

5.教學(xué)評價 

 課后習(xí)題，補(bǔ)充作業(yè) 

第四章 電磁波的傳播

1.教學(xué)目標(biāo) 

 掌握平面電磁波的波函數(shù)，理解平面電磁波的特性； 

 理解電磁波的反射、折射規(guī)律； 

 掌握電磁波在導(dǎo)體中、波導(dǎo)中的傳播規(guī)律。 

2.教學(xué)重難點(diǎn) 

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 平面電磁波的波方程的推導(dǎo)；電磁波在波導(dǎo)中的傳播規(guī)律 

3.教學(xué)內(nèi)容 

3.1 波動方程，平面電磁波，亥姆霍茲方程，能量密度和能流密度 

從麥克斯韋方程組推導(dǎo)波動方程；深刻講解電磁波動解滿足橫場條件和手性關(guān)系的物理

根源和物理意義；平面電磁波在無限大自由空間中的傳播和偏振特性，以及色散關(guān)系；電磁

波的能量密度和能流密度。 

3.2 電磁波在界面上的反射與折射 

Snell 定律，以及與電磁波的動量守恒定律和能量守恒定律之間的關(guān)系；電磁波的 TE 和

TM，F(xiàn)resnel 公式及阻抗的定義；結(jié)合 Snell 定律和 Fresnel 公式深刻理解全反射的物理意

義。 

3.3 電磁波在導(dǎo)體內(nèi)的傳播 

導(dǎo)體的本構(gòu)關(guān)系；電磁波在導(dǎo)體內(nèi)的趨膚效應(yīng)；完美金屬邊界條件。 

3.4 電磁波在諧振腔內(nèi)的振蕩 

諧振腔的電磁波振蕩模式所滿足的條件；分立的振蕩頻率；最低振蕩頻率的物理意義。

3.5 電磁波在波導(dǎo)內(nèi)的傳播 

電磁波在波導(dǎo)內(nèi)傳播所滿足的條件；波導(dǎo)模式的橫波特點(diǎn)；截止頻率以及物理意義。 

4.教學(xué)方法 

教師講授，師生討論等 

5.教學(xué)評價 

課后作業(yè)，補(bǔ)充習(xí)題 

第五章 電磁波的輻射 

1.教學(xué)目標(biāo) 

 理解推遲勢的物理意義； 

掌握電偶極輻射的規(guī)律和在實(shí)際中的應(yīng)用。 

2.教學(xué)重難點(diǎn) 

 推遲勢；電偶極輻射規(guī)律 

3.教學(xué)內(nèi)容 

3.1 電磁場的標(biāo)勢和矢勢 

理解電磁勢的規(guī)范變換和規(guī)范不變性；庫倫規(guī)范和洛倫茲規(guī)范；電磁勢所滿足的達(dá)朗貝

爾方程。 

3.2 推遲勢 

7 

理解推遲勢的物理意義。 

3.3 電偶極輻射 

掌握電偶極輻射的規(guī)律和在實(shí)際中的應(yīng)用。 

4.教學(xué)方法 

 教師講授、師生討論等 

5.教學(xué)評價 

課后相應(yīng)習(xí)題，補(bǔ)充作業(yè) 

第六章 狹義相對論 

1.教學(xué)目標(biāo) 

掌握洛倫茲時空變換，速度變換關(guān)系； 理解相對論時空觀；了解相對論建立的歷史背

景和過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。 

2.教學(xué)重難點(diǎn) 

 相對論時空觀；相對論四維形式 

3.教學(xué)內(nèi)容 

3.1 相對論的歷史背景和邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn) 

了解邁克爾遜莫雷實(shí)驗(yàn)的原理和結(jié)果。 

3.2 相對論的基本原理，間隔不變性和洛侖茲變換 

相對論的基本假設(shè)；掌握間隔不變性和洛倫茲變換。 

3.3 相對論的時空理論 

掌握相對論時空結(jié)構(gòu)、因果律、同時的相對性、運(yùn)動時鐘變慢、運(yùn)動尺度縮短和速度變

換等相對論中的基本效應(yīng)。 

3.4 相對論的四維形式 

閔科夫斯基空間；理解洛侖茲變換的四維形式。 

3.5 電動力學(xué)的相對論不變性 

四維矢量；麥克斯韋方程組的協(xié)變性 

4.教學(xué)方法 

教師講授，師生討論 

5.教學(xué)評價 

課后相應(yīng)習(xí)題，補(bǔ)充作業(yè)