授课主要内容教学方法与说明引言一、电动力学的研究对象电动力学研究电磁场的基本属性,运动规律及其与带电物质之间的相互作用。电磁场是物质世界的重要组成部分，是我们每天都要接触到的，无论是照明，通讯及生活的方方面面,都离不开电磁场。电磁场对生产科研的重要性自不必说。二、电动力学发展简史任何一门学科都是人类生产斗争，科学实验的经验总结,电动力学也是如此。最初,人们研究静电,静磁,电流等现象,得到一些实验定律,例如库仑定律(1785年，法国物理学家库仑)、毕奥—萨伐尔定律。但并未认识电现象与磁现象之间的内在联系。1820年7月21日，丹麦物理学家奥斯特（《关于磁针上电流碰撞的实验》）发现电流的磁效应。据此，人们知道了“电”能生“磁”。1821年，英国物理学家法拉第开始考虑“磁”能否生“电”。历经十年艰辛探索，法拉第终于在1831年8月26日，发现电磁感应现象，1851年建立了电磁感应定律的数学表达式。法拉第还提出“场”的思想（电荷和电荷之间的作用不是超距作用，而是借助于电场），为建立电磁场的数学理论提供了物理依据。以后人们才把电现象和磁现象统一起来讨论。英国数学物理学家麦克斯韦总结了1785年以来的电磁学实验和相关规律，在法拉第提出的场的物理观念基础上，于1862年提出“位移电流”的新概念，终于在1864年，把电磁学规律统一起来，总结为麦克斯韦方程组。原始形式包括20个变量，20个方程，其中包括已经不再作为电磁场基本方程的公式，比如库仑定律、欧姆定律、安培定律、毕奥—萨伐尔定律，位移电流、电流连续性方程等。在理论上预言了电磁波的存在。1888年，德国物理学家赫兹用实验中实现了电磁波，证明了麦克斯韦理论的正确性，并于1890年把麦克斯韦方程组的原来形式，改造成为现在的通用形式。电磁波的发现和现代无线电技术的发展丰富了电磁场理论。但是，人们对电磁场的本质认识却仍然包含着很大错误，即把电磁场理解为某种“绝对静止”地充满整个空间的，类似于弹性介质的“以太”的运动形态。但在对运动介质中电磁现象的进一步研究中，表明了这种理论存在的根本困难。1905年爱因斯坦提出真空中光速不变原理和狭义相对性原理，建立了“狭义相对论”,建立了新的时空观（时空是物质运动的属性），否定了牛顿时代的时空观（时空是独立于物质运动的客体，空间框框，时间之流，然后再把物质放入其中），使电动力学在新的时空理论基础上，发展成为完整的、适用于任何惯性参照系的理论。狭义相对论是现在物理学发展的重要理论基础之一，对物理学的发展具有深远的影响。1915年，爱因斯坦提出了“广义相对论”，认为时空是弯曲的（分布决定几何，几何决定运动）。20世纪30年代以后,随着量子力学的建立,又发展了“量子电动力学”（费曼），成为研究微观世界电磁现象的有力工具。近些年来的进一步研究，又发现了电磁相互作用与弱相互作用在本质上是统一的，建立了弱电统一理论，并得到了实验的验证。现在人们正在为四大相互作用的统一而努力着。超弦理论是其中最有可能的候选者之一。三、电动力学课程的基本内容2.与时间无关的电磁问题，静电，静磁（相对于观察者来说，静止不动）。3.电磁波的传播和辐射（与时间有关，我们研究的只是这两个方面）。4.狭义相对论的基础。四、学习电动力学的目的电动力学是普通物理“电磁学”的后续课,电磁学着重于电磁场的基本性质和基本概念，而电动力学在电磁学的基础上更深入讨论电磁场的本质。比起电磁学来，理论性更强，使用更多的数学工具。学习本课程,首先要掌握电磁场的基本规律和加深对电磁场物质性的理解。其次，要掌握本课程的基本思想方法和相应的数学方法，并能用这些方法解决实际问题。最后，通过相对论的学习，进一步加深对时空本质的认识及其它物理规律本质的认识。学生通过本门课程的学习，提高分析处理问题的水平和增强理论思维能力。五、知识前提（主要是电磁学），初等微积分，矢量代数—应很熟悉2.矢量分析，场论基础—作为本课程的第0章3.数理方法（程），特殊函数—提到时应该能理解六、参考书目罗春荣《电动力学》西安交通大学出版社2000（第三版）尹真《电动力学》科学出版社2005（第二版）汪德新《电动力学》科学出版社2005七、其它说明1.课前预习，课后复习2.课中认真听讲，及时沟通，记笔记（三方面的信息都要记，板书，语言，动作）3.利用好辅导答疑时间，及时完成作业4.本课程没有期末总复习，不圈定考核重点第0章数学准备第一节矢量分析与场论基础在电动力学中应用较多的数学知识是矢量分析与场论基础。因而,我们首先对这两方面的有关内容进行总结归纳.主要是为了应用,而不追求数学上的严格.一、矢量代数1.两个矢量的点乘、叉乘若SKIPIF1<0SKIPIF1<0则SKIPIF