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電磁學視頻教程 60講 北京大學 精品課程 陳秉乾
 電磁學視頻教程 60講 北京大學 精品課程 陳秉乾
 課程編號: BJDX_JPKC_6043 課程格式:RM或RMVB格式
 課程折扣:3.3折, 熱賣中... 已加入收藏 11
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電磁學視頻教程 60講 北京大學 精品課程 陳秉乾 課程介紹:
RM或RMVB格式

電磁學教學大綱 (包括講座共60學時)

第1章 靜電場     參考學時  10
§1 庫侖定律
   扭稱實驗及其它實驗,電力平方反比律
   庫侖定律的物理內涵
   庫侖定律的成立條件
   電荷守恒定律,電荷的量子性 
§2 電場 電場強度
   電場,電場強度矢量
   場強疊加原理
§3 靜電場的高斯定理
   源與旋,通量與環流
   靜電場的高斯定理
§4 靜電場的環路定理 電勢
    靜電場的環路定理
    關于靜電場高斯定理和環路定理的幾點說明
    電勢                  
    場強與電勢的微分關系
§5靜電場的基本微分方程 *

  講座:“電力平方反比律的理論與示零實驗”;

第2章 靜電場中的導體和電介質      參考學時  8
§1導體和電介質
§2 靜電場中的導體
   導體的靜電平衡條件
   導體空腔與靜電屏蔽
   導體的靜電平衡的基本性質
   靜電場邊值問題的唯一性定理
   尖端放電及其應用
§3電容和電容器
   孤立導體的電容
   電容器及其電容
   平行板電容器  球形電容器  同軸柱形電容器
   分布電容
   電容器的串并聯
§4 電介質極化
   極化的微觀機制
   極化的描繪
   極化強度矢量P和極化電荷q’的關系
   極化強度矢量P和總電場E的關系——極化規律
   各向異性電介質 鐵電體
   例題
§4有介質時的靜電場
   有介質時的高斯定理 電位移矢量
   應用例舉
§5 靜電場的邊界條件
    D的法向分量連續
    E的切向分量連續 
§5帶電體系的靜電能
    帶電體系的靜電勢能
    電容器儲存的靜電能
 靜電場的能量
  
第3章 直流電       參考學時  4
§1電流的連續性方程  恒定條件
    電流和電流密度矢量
    電流的連續性方程  恒定條件                  
§2歐姆定律
    歐姆定律(積分形式)
    電阻率和電導率               
    歐姆定律(微分形式)
    焦耳定律            
    金屬導電的經典微觀解釋
§3 電源和電動勢  
     電源的電動勢
     電源的路端電壓
    電源的功率
    直流電路中的靜電場的作用
     溫差電動勢
§4 直流電路
     簡單電路
    復雜電路 基爾霍夫定律      

第4章  恒定磁場    參考學時  10
§1奧斯特實驗
  磁的基本現象
  奧斯特實驗
  相關實驗
  研究課題
§2畢奧-薩伐爾定律
  畢奧-薩伐爾定律的建立
  磁感應強度
  載流回路的磁場  
§3磁場的“高斯定理”和“安培環路定律”
     磁感應線
     磁場的高斯定理
     矢勢*   
    磁單極*
    安培環路定理
 §4安培定律
   安培定律的建立*
   安培定律=畢薩定律+安培力公式
     磁場對載流線圈的作用,磁矩

  講座:“畢奧-薩筏爾定律、安培定律的示零實驗”;

 §5 洛倫滋力
     洛侖茲力
    帶電粒子在均勻電磁場中的運動
    回旋加速器基本原理
    霍耳效應
    J.J.Thowmson的陰極射線實驗,電子的發現  
    例題
  
講座:“帶電粒子在電磁場中的運動—磁約束、漂移、寢漸不變量”;
  
第5章  磁介質    參考學時  4
  §1“分子電流”模型
 §2 順磁質與抗磁質
    順磁質
    抗磁質
 §3 磁化規律
     磁化的描繪
     磁化強度矢量M與磁化電流I’的關系
     磁化強度矢量M與總磁感應強度B的關系
  §4有磁介質存在時的磁場
     有磁介質存在時的磁高斯定理
     有磁介質存在時的安培環路定理
      磁介質的磁化規律
   §4  鐵磁質  
       鐵磁質的磁化規律
       鐵磁質磁化機制
       鐵磁材料的分類及其應用
   §5 磁場的邊界條件和磁路定理 
    B的法向分量連續
    H的切向分量連續       
    磁路定理
    磁屏蔽
  
第6章 電磁感應       參考學時 10
 §1法拉第電磁感應定律
     電磁感應現象的發現
     法拉第對電磁感應的研究*
     法拉第電磁感應定律
     楞次定律   
     渦電流,電磁阻尼和電磁驅動
  
 講座:“法拉第電磁感應定律及其定量表達式”;
 
 §2動生電動勢  感生電動勢  渦旋電場
       動生電動勢
       感生電動勢,渦旋電場    
       交流發電機原理
       電子感應加速器
  §3自感與互感
       自感系數與互感系數
       自感磁能與互感磁能
       磁場的能量與能量密度
 §4暫態過程 
       RL電路的暫態過程
       RC電路的暫態過程
       RLC電路的暫態過程
       靈敏電流計

 講座:“超導體”;

第7章   交流電        參考學時 8
 §1交流電概述
        各種形式的交流電
        簡諧交流電的特征量
        幾點說明
 §2交流電路中的基本元件 
        電阻元件
        電感元件
        電容元件
        小結
  §3 元件的串聯、并聯——矢量圖解法
       串聯電路
       并聯電路
       多個元件的串、并聯電路
 §4 交流電路的復數解法 
         交流電的復數表示法
         串、并聯電路的復數解法
      串、并聯電路的應用
      復數形式的基爾霍夫定律
      交流電橋
 §5 諧振電路  
      串聯諧振電路
      并聯諧振電路  
      Q值的物理意義
      諧振電路應用例舉
 §6 交流電功率   
     瞬時功率、平均功率和功率因數
     有功電阻與電抗
     有功電流和無功電流
     視在功率和無功功率
     提高功率因數的意義
     提高功率因數的方法
   §7 變壓器簡介
         理想變壓器
        電壓變比公式
     電流變比公式
     阻抗變比公式
      功率傳輸效率
 §8  三相交流電
     三相交流電
     相電壓、線電壓
     負載的聯接
     三相電功率 
 
第8章    麥克斯韋方程組——電磁波   參考學時  6

 講座:“Maxwell電磁理論的建立”
 
 §1位移電流
       電磁場的基本規律
       位移電流
 §2麥克斯韋方程組
       積分形式
       微分形式
       邊界條件
  §3電磁波
       電磁波的產生和傳播
       赫茲實驗
        電磁波的性質
        電磁場的能量與動量
        電磁波的傳輸與輻射
        電磁理論與時空觀 狹義相對論的提出
        麥克斯韋*

電磁學是普通物理系列中最重要的基礎課之一,是電工學、電子學、等離子體物理、磁流體力學、光的電磁理論等的基礎,是經典物理的重要組成部分,也是近代物理和許多技術學科不可缺少的基礎。
       電磁學課程包括靜電場、恒磁場、電磁感應、電磁介質、電路、麥克斯韋電磁場理論、電磁波等內容。

       電磁學中最重要的概念是“場”。場與質點不同,是在空間具有連續分布的客體,它的規律要從總體上去把握。場在空間的分布不一定直接與場源相聯系,臨近各點之間場的分布也是緊密相關的。描述和處理“場”所需的概念(如通量、環量)和方法與力學、熱學課程中所遇到的大不相同。電磁學課程第一次系統地向學生介紹“場”的概念和處理“場”的方法。按現代物理學的觀點,粒子不過是場的激發態,“場”的概念比“粒子”更基本。通過“場”產生相互作用的觀點與現代物理學的精神相通的。

       本課程在闡述電磁學中基本的實驗、概念、規律、理論時,結合相關內容,選取庫侖、畢奧-薩筏爾、安培、法拉第、麥克斯韋等前輩大師的工作為例,適當介紹提出問題、抓住要害、克服困難、尋找聯系、揭示本質、作出發現的歷史過程,向學生展現科學發展的生動過程及必由之路,以此激發學生學習研究的興趣和主動性,旨在使學生在學習基礎知識的同時,也得到了科學素質的培養。

       電磁學基本規律的廣泛應用和近代發展對技術進步和人類文明產生了不可磨滅的深遠影響,在學時允許的前提下,適當地作一些原理性的介紹。

       本課程一直沿用趙凱華、陳熙謀教授編寫的《電磁學》,考慮到與后繼課程配合,避免重復,普物電磁學課程授課中,并未把《新概念物理教程 電磁學》中第三章的電磁場相對論變換作為授課基本內容。同時在授課中適當選用陳秉乾等編著的《電磁學專題研究》和陳秉乾、王稼軍編著的《大學物理通用教程》電磁學等教材的有關內容

陳秉乾教授曾任教委物理、天文教學指導委員會基礎物理指導組成員,全國高校電磁學研究會會長兼理事長,現任顧問,曾長期擔任北大物理系普物教研室主任,長期主講電磁學和非物理類物理課程,長期從事物理學史、物理教學、天體物理(等離子體物理)研究工作。

      陳秉乾教授長期主講電磁學,潛心鉆研電磁學教學相關問題,在教學研究的基礎上,他嘗試在教學中適當介紹物理概念的形成和發展,揭示科學發展背景、思想淵源和認識過程,向學生展現科學發展的生動過程及必由之路,大大激發了學生學習研究的興趣和主動性,使學生在學習基礎知識的同時,也得到了科學素質的培養。例如,他以講解庫侖定律為例教學生應當從那幾方面去考察一個基本定律;通過講座的形式向學生介紹安培定律的建立過程、麥克斯韋電磁理論的建立過程,從而說明在物理學研究中,不僅要學會解決問題,更重要的是提出問題;從介紹一些開創性工作初期科學家的思想引伸到類比的威力、邏輯思維與直覺思維…。學生特別歡迎這樣講課,感到收獲很大。校物理師資培訓有主要貢獻。北京大學《電磁學系列課程度改革和建設》獲2005年國家教學成果一等獎。
      主要著作有《中國大百科全書(簡明卷)》物理部分、《物理學難題集粹》、《物理教學的理論思考》、《電磁學定律和電磁場理論的建立和發展》、《電磁學專題研究》、《大學物理通用教程•電磁學》,講課精彩,受到學生歡迎,1997年由全校學生投票評為北京大學十佳教師。

《電磁學》第二版      趙凱華  陳熙謀    高等教育出版社    1985年
《新概念物理教程  電磁學》  趙凱華  陳熙謀    高教出版社  2003年
《電磁學》第二版  賈起民 鄭永令等,高等教育出版社   
  E.M.珀塞爾,電磁學(伯克利物理學教程),第二卷,                                    
  R.P.費曼,費曼物理學講義,第二卷 
  陳秉乾、舒幼生、等, 電磁學專題研究,高等教育出版社,2002年 
  陳秉乾、王稼軍,大學物理通用教程《電磁學》,北大出版社,2003年

陳秉乾教授講授《電磁學》的視頻 趣事
今天看了陳秉乾教授講授《電磁學》的視頻,特搜索了一些趣事,與大家共享!
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1.陳第一節課穿著藍棉襖一進門,眾生頓時驚。看上去精神矍鑠,白發蒼蒼滿面紅光,有點像神仙。
2.稱趙凱華老師為“趙先生”。
3.某些物理學院的孩子稱陳秉乾先生為“老頭兒”。不予評論。
4.講課極為注重電磁場理論建立“激動人心、最為精彩”的歷史過程。
5.一共花了大約五分之一的時間做“講座”,“講座者,不考也。免得大家不放心”。
6.稱Coulumb為“開山老祖”,稱Newton為“老祖宗”。
7.電子質子電荷量絕對值相等保證了宇宙的穩定性,“電中性的宇宙,由萬有引力,也就是Newton在支配,如果宏觀不是電中性的,那就要受Coulumb力支配,也就是Coulumb要來管這事了”。
8.總在強調,物理定律的建立不是數學證明,不要過于追求邏輯嚴格,“物理學院的孩子還好,數學學院的就……”。
9.“‘黃河之水天上來’,這是源,‘奔流到海不復還’,這是匯。”
10.教導大家,做題要先定性物理分析,“不要愣頭愣腦的算”,否則就變成了“套公式游戲”。
11.“有很多國內的教科書喜歡在講基礎內容的時候說是‘實驗證明’,你要是不信,他就說‘大量實驗證明’,你要是再不信,就說是‘大量精確實驗和理論證明’”,其實絕大多數基礎理論都沒有實驗證明。
12.“還稍有一點時間,我們稍微扯扯。”說到“創新意識”,“我們自己一點創新意識都沒有,怎么培養學生的創新意識”,“只能看看前輩大師們是怎樣工作的”。介紹了Maxwell一生中的重要工作,Maxwell不滿意于Clausius對氣體分子運動的統計描述只有平均值,研究,“一下子,他就搞出來了”。還說Maxwell分布是從對土星環的研究中遷移
13.Oersted實驗,“針微微的顫了一下,有點動作,這一顫,就顫出了個電磁學。”
14.Ampère從數學轉行研究電磁學,因為“未開墾的處女地實在太可愛了”。
15.Biot,Savart做出特殊情況下的載流導線對磁極作用實驗,找Laplace做數學處理,“雖然不嚴格,微了再說”,“這個微當然不用Laplace,我們誰都會做”,“有個結果,就先微微再說”。
16.助教分不清楚小寫的sigma和delta。說錯了無數的電荷面密度。
17.等離子體的磁約束,“死豬不怕開水燙,那不過是百度,到了千度,萬度,早就沒什么死豬了,灰飛煙滅,都成等離子體了。但,磁力線,不怕開水燙”。
18.電磁感應的發現,一個叫做Colladon 的倒霉鬼,“他在這里把一個磁棒插進去,插完了再跑過去看”。
19.“Faraday沒上過大學,所以思想非常深刻,但是數學基礎不夠。”
20.“Gauss定理能夠計算的題目不就那么幾個嗎,問題一復雜,就誰也不會算了,那就拉倒。”
21.“先有的H,所以H的名字很好聽,磁場強度;B是正經的,但好的名字已經被H用了,B只好委屈一些了。”
22.Ohm定律的微觀解釋,推導時隨手就把一個標量式變成了矢量式,而后“請同學們注意一下,老師打馬虎眼就是從這兒打起的”。
23.Drude電子論得到結果,電阻率正比于溫度的平方根,與實驗不符,“你那么簡單一個模型,就像包打天下,是奢望了。這當然不能處處都很好,你總得留點工作以后人還要做“。
24.“你們現在單純了,我們當年上山下鄉,農村工廠都去過。”
25.磁路定理,“極其簡單,沒有任何新東西,就是名詞兒記不清楚。你如果以后看工程方面的書,名詞兒特別多,一頭霧水,但是對學過物理的人來說,和基礎知識一聯系”,就無比簡單了。Kirchhoff方程組,“從基礎研究角度看,沒有任何新東西”,但從應用角度看,很方便。“當然我們也有很多不足,太脫離實際。”
26.講到波,“我不知道同學們有沒有經歷過地震,76年的時候……”,說波動不是質點的長距離遷移,“風沙,蒙古的沙子長途遷徙過來,但地震時唐山的磚頭瓦塊沒有過來。”“我上學的時候也不明白,老師就說‘你看過金黃的麥浪嗎,你看過洶涌的波濤嗎’。”
27.“物理里面出現了問題,就到數學的武庫里尋找工具。”復電壓除復電流得到的復數模是阻抗幅角是相位差,“發現這個復數非常好,用現在年輕人的話說,得到了一個驚喜”。復電壓等于復阻抗乘復電流,和Ohm定律“何其相似乃爾”。
28.接受無線電信號希望信號峰尖銳,“又瘦又高,就像我的體形似的,就是好的。”
29.“物理系有一本很大的書,《Scientific Papers of Maxwell》,1890。我教電磁學年頭也很多了,但一開始也不知道Maxwell怎么弄出來這東西的。開始啃他那個文章,是很難啃的。”教育眾生要看最權威的第一手資料。
30.“Maxwell一上場,用Faraday思想和Lord Kelvin類比的方法,把流體力學的成果移植到電磁學。不僅如此,如果他只做了這樣一個工作,那他就不是Maxwell……”
31.稱Maxwell第二篇論文提出的電磁作用的力學模型為“烏龜殼”理論。“這套,同學們信嗎?我相信大家也不會信。”
32.Hertz實驗在Maxwell理論之后二十多年才進行,原因之一是Maxwell理論當年沒有被廣泛接受。據回憶,某次演講,臺下聽眾屈指可數,其一還是Maxwell本人的研究生,老板講座自然不好不去……
33.“要靠聰明才智,在困難的條件下做出這樣出色的成就。越是這樣,方顯英雄本色。”
34.兩次詳細布置考試范圍,“我的問答題,我可以保證,同學們一看到題就會有會心的微笑。”期末考試50分概念題,無比厚道,如“何謂電動勢”“Oersted實驗、Faraday實驗有何發現、重要意義”。

電磁學視頻教程 60講 北京大學 精品課程 陳秉乾
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