电磁学
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更新日期:2024/11/22
开课平台智慧树
开课高校天津大学
开课教师邢鹏飞梁麦林戴海涛马丽娜宋艳丽
学科专业理学物理学类
开课时间2024/07/21 - 2025/01/20
课程周期27 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
电磁学作为一门专业基础课,系统讲述了物质的电磁性质以及如何使用场的概念、对称的概念去思考研究问题。不仅包括静电场、恒定磁场、电磁感应定律等理论内容;同时也包含电容器、电子线路等应用性内容;结合实验部分与科学故事;丰富了教学的理论与实践、实现了科学与文化的融合,培养了学生科学的世界观和创新探索意识,是电子学、光学、电动力学、仪器科学等相关学科的基础课程,适应学生在大学阶段的学习规律。它的基本理论已渗透在各个自然科学领域,广泛应用于多个生产技术部门,是众多学生需要掌握的专业必修基础课程之一。
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
真空中的静电场
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实验规律
电荷和库伦定律
梁麦林
电荷相互作用力的计算
梁麦林
电场、 电场强度
电场和电场强度的引入(1)
梁麦林
电场和电场强度的引入(2)
梁麦林
带电直线电场强度的计算
梁麦林
带电圆环电场强度的计算
梁麦林
带电圆弧电场强度的计算
梁麦林
电通量 高斯定理
电场线、电通量、高斯定理
梁麦林
高斯定理的应用:球对称电荷分布的电场
梁麦林
高斯定理的应用:柱对称电荷分布的电场
梁麦林
高斯定理的应用:无限大平板电荷分布的电场
梁麦林
环路定理 电势能 电势
环量和环路定理
梁麦林
叠加原理求电场电势
梁麦林
高斯定理求电场,电场积分求电势
梁麦林
电场电势的微分关系
梁麦林
静电能
从电势能到静电能
梁麦林
电偶极子在外电场中的静电能和力矩
梁麦林
实验演示——摩擦起电
梁麦林
科学家和科技文明
梁麦林
静电场中的导体和电介质
静电场中的导体
序言、静电感应和静电平衡
戴海涛
静电平衡下导体中电势和电荷的分布(1)
戴海涛
例题
戴海涛
电容和电容器
电容的基本概念
戴海涛
电容器和电容
戴海涛
电容器储能
戴海涛
电介质
电介质的模型及分类
戴海涛
电介质的极化及有介质时的高斯定理
戴海涛
有介质时的高斯定理的应用
戴海涛
静电场的能量
电场的能量和能量密度
戴海涛
电场的能量和能量密度例题
戴海涛
实验演示
戴海涛
库仑定律的验证
戴海涛
恒定电流
电流的恒定条件和导电规律
电流 电流密度矢量
邢鹏飞
电流的连续性方程
邢鹏飞
欧姆定律 电阻 电阻率
邢鹏飞
非静电力 电动势
邢鹏飞
串联和并联电路
邢鹏飞
复杂电路
邢鹏飞
温差电现象
邢鹏飞
实验演示——佩尔捷效应 塞贝克效应
邢鹏飞
科学家和科技文明
邢鹏飞
恒定磁场
磁的基本现象和基本规律
磁的基本现象
邢鹏飞
磁感应强度
邢鹏飞
载流回路的磁场
毕奥-萨伐尔定律
邢鹏飞
载流直导线的磁场
邢鹏飞
载流圆线圈轴线上的磁场
邢鹏飞
载流螺线管中的磁场
邢鹏飞
磁场的基本定理
磁场的高斯定理
邢鹏飞
安培环路定理
邢鹏飞
安培环路定理的应用
邢鹏飞
磁场对载流导线的作用
安培力
邢鹏飞
平面载流线圈在均匀磁场中所受的力矩
邢鹏飞
带电粒子在磁场中的运动
洛伦兹力
邢鹏飞
带电粒子在磁场中的运动(1)
邢鹏飞
带电粒子在磁场中的运动(2)
邢鹏飞
带电粒子在磁场中的运动(3)
邢鹏飞
实验演示 ——超导磁悬浮
邢鹏飞
科学家和科技文明
邢鹏飞
电磁感应和暂态过程
法拉第电磁感应定律
电磁感应实验规律
马丽娜
法拉第电磁感应定律
马丽娜
动生电动势和感生电动势
动生电动势
马丽娜
感生电动势
马丽娜
自感和互感
自感现象和自感系数
马丽娜
互感现象和互感系数
马丽娜
磁场能量
马丽娜
法拉第电磁感应定律的应用
涡电流
马丽娜
两个线圈联接的自感系数
马丽娜
法拉第电磁感应定律应用例题
马丽娜
暂态过程
LR电路的暂态过程
马丽娜
RC电路的暂态过程
马丽娜
LCR电路的暂态过程
马丽娜
实验演示
电磁阻尼实验
马丽娜
电磁驱动实验
马丽娜
科学家——法拉第
马丽娜
磁介质
分子电流观点
磁介质的磁化
邢鹏飞
磁化强度矢量与磁化电流的关系
邢鹏飞
磁介质内的磁感应强度
邢鹏飞
磁场强度有磁介质时的安培环路定理
邢鹏飞
介质的磁化规律
顺磁质和抗磁质
邢鹏飞
铁磁质
邢鹏飞
磁场的能量
邢鹏飞
实验演示——热磁轮
邢鹏飞
交流电
交流电概述
戴海涛
交流电路中的元件
电阻、电感和电容
戴海涛
电路中各个元件的串联和并联
戴海涛
交流电路的复数解法
戴海涛
交流电的功率
戴海涛
交流电路的应用
谐振电路
戴海涛
变压器
戴海涛
三相交流电
戴海涛
科学家和科技文明
戴海涛
麦克斯韦电磁理论和电磁波
麦克斯韦电磁理论
位移电流
马丽娜
全电流安培环路定理
马丽娜
麦克斯韦方程组
马丽娜
电磁波
马丽娜
实验演示——电磁波的产生
马丽娜
科学家—麦克斯韦
马丽娜
  • 第一章真空中的静电场

    本章内容介绍静电场的产生、静电场场强的定义及计算方法、静电场的基本定理以及静电场的能量。

  • 1.1实验规律

    本节介绍库仑定律及电荷间相互作用力的计算方法。

  • 1.2电场、 电场强度

    本节介绍电场强度的引入方法、定义及计算方法。

  • 1.3电通量 高斯定理

    本节介绍静电场的高斯定理及其在求解具有对称性的电场的场强中的应用。

  • 1.4环路定理 电势能 电势

    本节介绍静电场的环路定理,并引出电势能及电势的概念,进一步讨论了电势的计算方法以及电势与场强的关系。

  • 1.5静电能

    本节介绍静电场中的静电能。

  • 1.6实验演示——摩擦起电

    本节演示摩擦起电的实验现象。

  • 1.7科学家和科技文明

    本节主要介绍法国物理学家库仑的生平与贡献。

  • 第二章静电场中的导体和电介质

    本章首先介绍了静电场中导体内部的电荷和电场强度以及电势的分布和变化情况。重点介绍了静电平衡条件。随后介绍了电容的概念和电容器的电容计算方法。随后,介绍了静电场中的介质极化的现象,并总结了有介质时的高斯定理,引入了电位移矢量。最后,介绍了静电场的能量和能量密度。

  • 2.1 静电场中的导体

    本节内容,主要介绍静电感应现象和静电平衡。给出静电平衡条件下导体中的电势和电荷的分布情况的变换。

  • 2.2电容和电容器

    本节介绍电容的概念,给出平行板电容器,柱状电容器,孤立导体球电容器以及球壳电容器的相关计算方法。

  • 2.3电介质

    本节首先介绍了电介质的分类以及在外加电场中电介质的极化线性,定义了极化强度。随后总结了在有介质时高斯定理的形式,引入了电位移矢量。

  • 2.4静电场的能量

    本节介绍了在有介质时静电场的能量和能量密度的表示。

  • 2.5实验演示

    主要演示一些静电学中的实验

  • 2.6库仑定律的验证

    主要介绍科学家们对库伦定律的验证的经过。突出物理学家的实证精神。

  • 第三章恒定电流

    本章内容主要介绍恒定电流条件、非静电力及电源电动势、简单和复杂电路以及温差电现象。

  • 3.1电流的恒定条件和导电规律

    本节介绍电流和电流密度的定义及其关系、连续电流和恒定电流方程以及欧姆定律。

  • 3.2非静电力 电动势

    本节介绍非静电力的作用、电源及电动势的计算方法。

  • 3.3串联和并联电路

    本节介绍简单的串、并联电路。

  • 3.4复杂电路

    本节介绍利用基尔霍夫方程组求解复杂电路的方法。

  • 3.5 温差电现象

    本节介绍汤姆孙效应、佩尔捷效应及塞贝克效应。

  • 3.6实验演示——佩尔捷效应 塞贝克效应

    本节对佩尔捷效应和塞贝克效应进行实验演示。

  • 3.7科学家和科技文明

    本节介绍安培和基尔霍夫的生平及贡献。

  • 第四章恒定磁场

    本章主要介绍磁场的产生、磁感应强度的求解、磁场的基本性质以及磁场力的相关内容。

  • 4.1磁的基本现象和基本规律

    本节介绍磁场的产生、基本现象以及磁感应强度的引入和定义。

  • 4.2载流回路的磁场

    本节介绍毕奥萨伐尔定律的内容以及应用毕奥萨伐尔定律求解磁感应强度的方法。

  • 4.3磁场的基本定理

    本节介绍磁场的高斯定理及安培环路定理,并进一步详细讲解安培环路定理在求解具有一定对称性的磁场时的应用。

  • 4.4磁场对载流导线的作用

    本节介绍载流导线在磁场中所受的安培力、载流平面线圈在均匀磁场中所有的磁力矩。

  • 4.5带电粒子在磁场中的运动

    本节介绍运动的带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力以及带电粒子在电磁场中的运动及其应用。

  • 4.6实验演示 ——超导磁悬浮

    本节进行超导磁悬浮的实验演示。

  • 4.7 科学家和科技文明

    本节介绍奥斯特和洛伦兹的生平及贡献

  • 第五章电磁感应和暂态过程

    本章主要介绍法拉第电磁感应定律、动生和感生电动势、自感与互感以及暂态过程。

  • 5.1法拉第电磁感应定律

    本节介绍电磁感应的实验规律及法拉第电磁感应定律。

  • 5.2动生电动势和感生电动势

    本节介绍动生电动势和感生电动势的产生过程及求解方法。

  • 5.3自感和互感

    本节介绍自感和互感现象、自感和互感系数的求解方法及磁场能量。

  • 5.4法拉第电磁感应定律的应用

    本节介绍法拉第电磁感应定律的应用。

  • 5.5暂态过程

    本节介绍LR、RC及LCR电路的暂态过程。

  • 5.6实验演示

    本节进行电磁阻尼和电磁驱动的实验演示。

  • 5.7科学家——法拉第

    本节介绍法拉第的生平及贡献。

  • 第六章磁介质

    本章主要介绍磁介质的分类、磁化规律以及磁场的能量。

  • 6.1分子电流观点

    本节利用分子电流观点解释顺磁质的磁化过程,引入磁化强度矢量描述磁介质内部的磁化情况,并讨论了磁化强度与磁化电流及磁感应强度之间的关系,进一步引出了有磁介质时的安培环路定理。

  • 6.2介质的磁化规律

    本节介绍了顺磁质、抗磁质和铁磁质的磁化过程。

  • 6.3磁场的能量

    本节介绍磁场的能量、能量密度及二者之间的关系。

  • 6.4实验演示——热磁轮

    本节进行热磁轮的实验演示。

  • 第七章交流电

    本章主要介绍交流电的概念,电路的处理方法以及交流电的应用等内容。

  • 7.1交流电概述

    本节主要介绍交流电的基本概念和描述交流电的基本物理量。

  • 7.2交流电路中的元件

    本节学习交流电路中的电阻,电感和电容的阻抗的计算。并给出并联和串联的电子器件的阻抗的计算。

  • 7.3交流电路的复数解法

    本节讲述交流电路的矢量分解法和复数解法

  • 7.4交流电的功率

    本节讲述交流电路中的功率的计算。

  • 7.5交流电路的应用

    本节讲述交流电路的三种应用。

  • 7.6科学家和科技文明

    主要介绍交流电和直流电的发展历史。

  • 第八章麦克斯韦电磁理论和电磁波

    本章主要介绍麦克斯韦的电磁理论及电磁波。

  • 8.1麦克斯韦电磁理论

    本节介绍麦克斯韦的电磁理论。

  • 8.2电磁波

    本节介绍电磁波的产生及性质。

  • 8.3实验演示——电磁波的产生

    本节进行电磁波产生的实验演示。

  • 8.4科学家—麦克斯韦

    本节介绍麦克斯韦的生平及贡献。

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 真空中的静电场

    1.1 实验规律

    1.2 电场、 电场强度

    1.3 电通量 高斯定理

    1.4 环路定理 电势能 电势

    1.5 静电能

    1.6 实验演示——摩擦起电

    1.7 科学家和科技文明

    视频数19
  • 第二章  作业测试
    第二章 静电场中的导体和电介质

    2.1 静电场中的导体

    2.2 电容和电容器

    2.3 电介质

    2.4 静电场的能量

    2.5 实验演示

    2.6 库仑定律的验证

    视频数13
  • 第三章  作业测试
    第三章 恒定电流

    3.1 电流的恒定条件和导电规律

    3.2 非静电力 电动势

    3.3 串联和并联电路

    3.4 复杂电路

    3.5 温差电现象

    3.6 实验演示——佩尔捷效应 塞贝克效应

    3.7 科学家和科技文明

    视频数9
  • 第四章  作业测试
    第四章 恒定磁场

    4.1 磁的基本现象和基本规律

    4.2 载流回路的磁场

    4.3 磁场的基本定理

    4.4 磁场对载流导线的作用

    4.5 带电粒子在磁场中的运动

    4.6 实验演示 ——超导磁悬浮

    4.7 科学家和科技文明

    视频数17
  • 第五章  作业测试
    第五章 电磁感应和暂态过程

    5.1 法拉第电磁感应定律

    5.2 动生电动势和感生电动势

    5.3 自感和互感

    5.4 法拉第电磁感应定律的应用

    5.5 暂态过程

    5.6 实验演示

    5.7 科学家——法拉第

    视频数16
  • 第六章  作业测试
    第六章 磁介质

    6.1 分子电流观点

    6.2 介质的磁化规律

    6.3 磁场的能量

    6.4 实验演示——热磁轮

    视频数8
  • 第七章  作业测试
    第七章 交流电

    7.1 交流电概述

    7.2 交流电路中的元件

    7.3 交流电路的复数解法

    7.4 交流电的功率

    7.5 交流电路的应用

    7.6 科学家和科技文明

    视频数9
  • 第八章  作业测试
    第八章 麦克斯韦电磁理论和电磁波

    8.1 麦克斯韦电磁理论

    8.2 电磁波

    8.3 实验演示——电磁波的产生

    8.4 科学家—麦克斯韦

    视频数6
  • 期末考试