电动力学

电动力学是研究电磁场的基本规律及其与带电粒子相互作用的物理学分支，是现代电磁理论和相对论的重要基础。

课程概述

电动力学课程在电磁学基础上，深入探讨电磁场的数学描述、电磁波的传播、相对论电动力学等内容，为理解现代物理理论和电磁技术应用奠定基础。

主要内容

1. 电磁场数学基础

• 矢量分析
• 场论基本概念
• 梯度、散度和旋度

2. 静电场理论

• 泊松方程和拉普拉斯方程
• 静电场的边值问题
• 电多极矩展开

3. 静磁场理论

• 矢势概念
• 磁多极矩
• 静磁场的边值问题

4. 电磁场的能量和动量

• 电磁场能量密度
• 能流密度矢量
• 电磁动量密度

5. 电磁波的传播

• 波动方程
• 平面电磁波
• 电磁波的偏振

6. 电磁波的反射和折射

• 边界条件
• 菲涅耳公式
• 全反射现象

7. 电磁波的辐射

• 推迟势
• 电偶极辐射
• 磁偶极辐射

8. 运动电荷的电磁场

• 李纳-维谢尔势
• 运动电荷的辐射
• 切连科夫辐射

9. 狭义相对论电动力学

• 相对论变换
• 四维形式表述
• 电磁场张量

10. 电磁场与物质的相互作用

• 介质中的电磁场
• 色散关系
• 非线性光学基础

学习目标

1. 掌握电磁场的数学描述方法
2. 理解电磁波传播和辐射的基本规律
3. 能够建立和求解电磁场边值问题
4. 了解相对论电动力学的基本概念

实践项目

• 电磁场数值计算
• 电磁波传播仿真
• 天线辐射特性研究
• 电磁兼容分析

实验内容

1. 电磁波特性测量
2. 天线辐射模式实验
3. 电磁兼容测试
4. 微波技术实验

学习资源

教材

• 《电动力学》
• 《经典电动力学》

参考书目

• 《电磁场理论》
• 《相对论电动力学》

在线资源

• 电磁场仿真软件
• 电动力学教学视频

考核方式

• 平时作业：30%
• 期中考试：25%
• 期末考试：45%

就业方向

• 电磁理论研究
• 微波技术开发
• 天线设计
• 电磁兼容工程

发展趋势

电动力学在无线通信、雷达技术、粒子加速器等领域有重要应用，随着新材料和新技术的发展，电磁理论研究不断深入。