基础物理 电磁学专题：左右手之间的“场”与“力” 基于高斯定理、麦克斯韦方程组的电磁核心理论探究

作者：南星教育 来源：院校库 标签：大学排名

基础物理 电磁学专题：左右手之间的“场”与“力” 基于高斯定理、麦克斯韦方程组的电磁核心理论探究

开始日期: 2025-10-25

课时安排: 6周在线小组科研+5周论文指导

Prerequisites适合人群

适合年级 (Grade): 高中生/大学生

适合专业 (Major): 对物理学、基础物理、应用物理、电磁学、电子工程、电气工程、磁性材料感兴趣的学生

Instructor Introduction导师介绍

L老师

清华大学高级工程师

清华大学  综排亚洲Top1

李老师  高级工程师（副高级职称）

教育部学位与研究生教育发展中心 评审专家

研究方向：电子工程、电力电子辅助换流电路研究、脉冲电源系统集成研究等

现任清华大学电子学实验课程负责人，曾获清华大学青年教师教学基本功比赛二等奖，清华大学优秀实验技术人员称号。承接国家自然科学基金多项，发表SCI论文近30篇，授权发明专利8项

Program Background项目背景

电磁学是物理学中的一个重要分支，主要研究电荷、电场、磁场以及它们之间的相互作用。从学科设置的角度看，电磁学具有典型承上启下的作用。承上指的是与高等数学的衔接，电磁学大量依赖于矢量运算、微积分等知识，来描述电磁场的连续性和动态变化。线积分、面积分、旋度、散度……，这些在微积分中难懂的概念，在电磁学中都可以找到具体应用，也都具有实际物理意义。学习电磁学的过程，可以认为是深入理解和应用高等数学的过程，这个过程是做科研的基础，是培养从固化的使用定理到解决复杂的现实问题的视野和能力的过程。启下指的是与后续专业课程的衔接，电磁学是物理学中的一个基础学科，它与后续专业课程的关系密切，为许多高级课程提供了必要的理论基础和实验技能。与电磁学密切联系的后续专业课程有，电路/电子学、光学、通信工程等。通过学习电磁学，学生不仅掌握了电磁现象的基本规律，还为学习后续专业课程打下了坚实的物理基础，使他们在专业领域的学习和研究能够更加深入和广泛。

Program Description项目介绍

本项目从数学基础知识入手，介绍矢量运算、微积分及线性代数等高等数学知识在电磁学中的应用，理清高等数学和电磁学之间的脉络，打牢数学基础。之后，逐步引入电场、磁场以及电磁场的学习，对电磁场中常见的物理知识和原理进行串讲，深入理解电磁现象的本质，并为相关领域的研究和技术开发提供理论基础。最后，本项目试图引导学生从理论学习中走出，步入知识应用或者科学研究的境界，了解并熟练应用“路”和“场”两个重要概念，超越电路的局限，理解电荷和电流如何在三维空间中相互作用，建模分析其在复杂模型下的彼此影响，并通过数值计算或数值仿真，切实解决科研中的电磁分布、寄生参数等问题。在知识串讲的过程上，配以典型例题和科研实际问题，将实际问题分解成为电磁学中的知识点，以实际问题为导向，培养学生思考和解决问题的能力，更好地掌握基本物理概念，重点培养知识运用能力，通过解决实际问题获得成就感，激发学生的学习兴趣。

Syllabus项目大纲

数学物理基础：数学基础：矢量运算，微分，积分，曲线坐标系，矢量场理论；物理基础：四大力学，四种作用力

电场：静电场：电场和电场强度、电势及其梯度、电场中的能量及做功；静电场中的导体、电介质、电容；电流、电源、电路；温差电现象、电子发射与气体导电

磁场：恒定磁场：安培定律、载流回路的磁场、高斯定理与安培环路定理；物质中的磁场：磁化、磁场对载流导线的作用、带电粒子在磁场中的运动、线性与非线性介质

电磁场：电动势；电磁感应；麦克斯韦方程组；守恒定律：电荷、能量、动量

电磁学应用：场和路的选择；常见电磁场数值计算方法；常用电磁场仿真软件、电磁发射用电感的磁场分析、磁致伸缩材料磁应力的电路建模

项目答辩与点评：学生项目汇报与答辩、导师点评与指导

Program Outcome项目收获

6周【在线小组科研+全球就业力大师课】+5周论文指导，共126课时

1500字左右的项目报告

优秀学员获得主导师推荐信（8封网推）

项目结业证书

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等级别索引国际会议全文投递与发表指导或者CNKI检索的英文普刊全文投递与发表指导

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