教学内容与要求

本课程从电磁现象的实验规律出发，以人们认识电磁现象本质的历史进程为主线，围绕麦克斯韦方程这一电磁现象的本质规律，突出解决静电场、静磁场、变化电磁场、电磁波以及带电粒子与电磁场相互作用的问题。该课程基本概念较多较难，主要采用数学的方法解决物理问题，探索物理实质。在此过程中，数学运算能力要求较高，尤其是矢量运算贯穿始终，包括两个重要的积分变换公式（高斯定理与斯托克斯定理），不同坐标系下的微分方程的解法。因此公式较多，解题难度较大。

在多年的教学过程中，我们针对《电动力学》课程的特点，通过多年的尝试与调整，针对各个章节主要采取了以下几种措施：

1．第零章是本课程的数学基础内容，补充复习了矢量分析，梯度，散度，旋度的基本概念以及散度（高斯定理）、旋度（斯托克斯定理）积分变换。算符运算，矢量微分算子在不同坐标系下的表达式，为应用数学工具打下了基础。该章主要采取复习和练习的方式，恢复学生的数学应用能力。

2．第一章通过重新回顾实验规律，总结出描述电磁现象的基础方程，即麦克斯韦方程。这一章要求学生熟悉电磁学的基本知识，主要是静电场与静磁场的几个重要的由实验总结的电磁定律。对于重难点内容，在预习环节，通过雨课堂的预习推送功能，为学生提出问题，并考察学生预习的情况，有针对性的在课堂教学中，采取提问、讨论、当堂练习的方式，引导学生在电磁学知识的基础上更加深入的了解电场与磁场的散度与旋度概念，由此理解在公式推导过程中引出的一些新的物理思想，总结出电动力学的核心--麦克斯韦方程组及其所满足的边界条件，掌握科学的论证过程。

3．第二章静电场与第三章静磁场的讲解中可以进行类比，重点详细讲解静电场内容，结合静电场与静磁场的相似性和差别一起进行类比讨论，加深学生对电与磁，尤其是其对称性的理解，为后面引出电磁波的物理背景做铺垫。在静电荷静磁学中，解决物理问题的手段均是在给定电荷或电流分布情况下，通过求解微分方程加上边界条件得出唯一解。这两章的重点是能量守恒定律、分离变量法，镜像法，需要学生多练习，加以巩固。在静磁学中，还会涉及到目前最前沿的超导材料的内容，扩充相关的内容，拓展学生的知识面和国际视野，重点强调我国科学家在高温超导领域的贡献，增强文化自信。

4．第四章电磁波的传播重点内容是平面波的传播问题。通过麦克斯韦方程引出自由空间里电磁波传播的特点，给出平面电磁波的重要性质，对于时变情况下的麦克斯韦方程引申从而给出亥姆赫兹方程，重点突出时变电磁场与静电磁场的区别，以及由于电磁波的传播而引起的一些特殊物理现象，例如在导体中的传播与复电导率，电磁波在不同介质界面上的反射、折射等规律。本章中会有大量与现代社会发展和生活相关的实例，这一部分内容鼓励学生积极整理资料，参与共同讨论。

5．第五章电磁波的辐射研究的对象是迅变场，根据物理量变化的特点，再次向学生强调在稳恒电路和低频交流电路中适用的物理量如电流、电压以及宏观串并联电路的规律在迅变情况下已不再适用，描述迅变场的基础物理量是场强、标势和矢势，强调推迟势在电磁辐射中的重要作用，明确远场条件下辐射场的特点。通过讲解引导学生掌握研究电磁现象的最根本的方法，理解科学家在揭示电磁现象背后的物理本质的过程中所经历的思想历程。

6．第六章狭义相对论，重点内容是洛伦兹变换与电磁场张量，四维矢势。通过回顾历史上著名的几个实验和人们对于这些实验的解释，引出狭义相对论产生的历史背景及实验基础。由此开拓思维，利用四维空间的结构讲解重要的相对论现象时间延迟，尺度收缩。然后推导出洛伦兹坐标变换与速度变换公式。最后，引出四维矢势，以及麦克斯韦方程的四维表达式。这一部分是电动力学中最难理解的一部分，要从严格的数学推导出发，鼓励学生发现一些与日常直观思维不同的结果。

7. 第七章带电粒子和电磁场的相互作用主要研究带电粒子在辐射场的运动及运动状态的变化，了解切伦科夫辐射，了解电磁质量、辐射阻尼；谱线的自然宽度以及电磁波的散射和吸收介质的散射，了解经典电动力学的局限性。

在整个课程的教学中，针对每一章节的内容配套有详细的讲解课件。在课堂教学中，充分利用雨课堂的课堂互动功能，及时掌握学生对知识的理解和掌握情况。为了巩固学习效果，配合适当的例题与习题讲解，加深对知识的理解。