电动力学是物理学专业本科课程中的理论基础课，其研究对象是电磁场的基本属
性、运动规律以及电磁场与物质之间的相互作用。本课程内容包括：电磁现象的基
本规律、静电场、静磁场、电磁波的传播、电磁波的辐射、狭义相对论和带电粒子
与外电磁场的作用。
*课程简介
（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.
课程教学大纲（course syllabus）
*学习目标
(Learning
Outcomes)
1．掌握电磁运动的基本规律，加深对电磁场性质的理解；
2．了解狭义相对论的时空观和有关的基本理论；
3．获得在本课程内分析和处理基本问题的初步能力，为学习后续课程和独立解决
实际工作中的有关问题打下坚实的基础
第一章 电磁现象的普遍规律
1.教学目标
了解电动力学理论的建立和发展过程，安培、法拉第、麦克斯韦、海维赛德、爱因斯坦
庞加莱等科学家的生平及科学贡献，培养学生的责任感及科学精神。
理解麦克斯韦方程组及其建立过程；理解场的物质性；
掌握电磁场的边值关系；
掌握电磁场的能量和能流，理解包含电磁能在内的能量守恒与转化定律
2.教学重难点
麦克斯韦方程组的理解；电磁场的能量和能流。
3.教学内容
3.1 电磁学及电动力学发展历史
电动力学发展历史，包括电磁场基本概念的历史背景，麦克斯韦方程组的建立过程，法
拉第、麦克斯韦、爱因斯坦等科学家的科学贡献，等等。
3.2 电荷和电场，电流和磁场
使学生掌握电磁实验基本定律；深刻理解和掌握电磁场的散度和旋度特性。
3.3 位移电流，麦克斯韦方程组
位移电流的导出及物理意义；掌握麦克斯韦方程组。
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3.4 麦克斯韦方程组与守恒定律
电荷守恒定律，磁荷守恒定律；麦克斯韦方程组的对称性
3.5 介质的本构关系与麦克斯韦方程组
电位移和磁场强度；介质的本构关系；介质中的麦克斯韦方程组
3.6 电磁场边值关系，电磁场的能量和能流
麦克斯韦方程组在界面处的形式；电磁场能量密度和能流密度的定义；掌握电磁场的能
量守恒定律。
4.教学方法
教师讲授，师生讨论，翻转模式，指导学生自主学习等。
5.教学评价
完成“***科学家的生平及科学贡献”的小论文；课后相应习题，补充习题
第二章 静电场
1.教学目标
掌握静电场的基本规律；
会用分离变量法和镜像法求解静电场问题，体会等效替代的思想与方法。
2.教学重难点
会用分离变量法和镜像法求解静电场问题
3.教学内容
3.1 静电场的标势及微分方程
静场情况下退耦合的麦克斯韦方程组；电势及泊松方程。
3.2 唯一性定理与边值问题
唯一性定理的意义；边界条件。
3.3 分离变量法
分离变量法解决静电场问题。
3.4 镜像法
掌握镜像法解决静电场问题。
3.5 电多极矩
对电多极矩只作一般性介绍。
4.教学方法
教师讲授，同伴教学，师生讨论等。
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5.教学评价
课后相应习题，补充习题
第三章 静磁场
1.教学目标
理解静磁场的基本规律；
会用磁标势求解磁场问题；
体会类比物理学思想。
2.教学重难点
静磁场的基本规律；磁标势引入的条件
3.教学内容
3.1 静磁场的矢势及微分方程
用矢势描述磁场的不唯一性和规范条件的引入。
3.2 磁标势
通过解决磁标势问题进一步掌握分离变量法。
3.3 磁多极矩
只作一般性介绍。
3.4 阿哈罗诺夫-玻姆效应
只作一般性介绍
3.5 超导体的电磁性质
超导体的本构关系和伦敦方程，，以及所导致的超导体的宏观电磁性质
4.教学方法
教师讲授；同伴教学
5.教学评价
课后习题，补充作业
第四章 电磁波的传播
1.教学目标
掌握平面电磁波的波函数，理解平面电磁波的特性；
理解电磁波的反射、折射规律；
掌握电磁波在导体中、波导中的传播规律。
2.教学重难点
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平面电磁波的波方程的推导；电磁波在波导中的传播规律
3.教学内容
3.1 波动方程，平面电磁波，亥姆霍兹方程，能量密度和能流密度
从麦克斯韦方程组推导波动方程；深刻讲解电磁波动解满足横场条件和手性关系的物理
根源和物理意义；平面电磁波在无限大自由空间中的传播和偏振特性，以及色散关系；电磁
波的能量密度和能流密度。
3.2 电磁波在界面上的反射与折射
Snell 定律，以及与电磁波的动量守恒定律和能量守恒定律之间的关系；电磁波的 TE 和
TM，Fresnel 公式及阻抗的定义；结合 Snell 定律和 Fresnel 公式深刻理解全反射的物理意
义。
3.3 电磁波在导体内的传播
导体的本构关系；电磁波在导体内的趋肤效应；完美金属边界条件。
3.4 电磁波在谐振腔内的振荡
谐振腔的电磁波振荡模式所满足的条件；分立的振荡频率；最低振荡频率的物理意义。
3.5 电磁波在波导内的传播
电磁波在波导内传播所满足的条件；波导模式的横波特点；截止频率以及物理意义。
4.教学方法
教师讲授，师生讨论等
5.教学评价
课后作业，补充习题
第五章 电磁波的辐射
1.教学目标
理解推迟势的物理意义；
掌握电偶极辐射的规律和在实际中的应用。
2.教学重难点
推迟势；电偶极辐射规律
3.教学内容
3.1 电磁场的标势和矢势
理解电磁势的规范变换和规范不变性；库伦规范和洛伦兹规范；电磁势所满足的达朗贝
尔方程。
3.2 推迟势
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理解推迟势的物理意义。
3.3 电偶极辐射
掌握电偶极辐射的规律和在实际中的应用。
4.教学方法
教师讲授、师生讨论等
5.教学评价
课后相应习题，补充作业
第六章 狭义相对论
1.教学目标
掌握洛伦兹时空变换，速度变换关系； 理解相对论时空观；了解相对论建立的历史背
景和过程，培养学生的创新精神。
2.教学重难点
相对论时空观；相对论四维形式
3.教学内容
3.1 相对论的历史背景和迈克尔逊莫雷实验
了解迈克尔逊莫雷实验的原理和结果。
3.2 相对论的基本原理，间隔不变性和洛仑兹变换
相对论的基本假设；掌握间隔不变性和洛伦兹变换。
3.3 相对论的时空理论
掌握相对论时空结构、因果律、同时的相对性、运动时钟变慢、运动尺度缩短和速度变
换等相对论中的基本效应。
3.4 相对论的四维形式
闵科夫斯基空间；理解洛仑兹变换的四维形式。
3.5 电动力学的相对论不变性
四维矢量；麦克斯韦方程组的协变性
4.教学方法
教师讲授，师生讨论
5.教学评价
课后相应习题，补充作业
