电动力学论文15篇.docx

1、电动力学论文15篇电动力学论文摘要：电动力学是物理学相关专业的核心基础课程，对培养和提升学生的抽象思维能力具有重要作用。在电动力学的实际教学中依旧存在着教学内容多和课时少矛盾、教学方法有待改善和考核方式不完善等诸多不良问题，电动力学教师要注重课程教学的改革工作，积极调整教学内容、不断创新教学模式和健全课程的考核方式，从而有效提升电动力学的教学质量，为我国现代科学技术的发展培养出更多的高素质人才。关键词 电动力学 力学论文 力学 电动力学论文:有限元方法在“电动力学”中的应用研究摘 要：电动力学作为一门理论物理的基础课程，是用数学语言来描述作为一门理论物理的基础课程，是用数学语言来描述，求解复杂

2、电磁学问题的技术条件，同时也出现了加有限元方法等有效的计算方法。文章主要探讨有限元方法在“电动力学”中的应用研究。关键词：有限元方法；电动力学；应用光量子就是一种“左”和“右”的奇异偏振粒子，由于偏振的对称或不对称，而发生光波在干涉过程中的系统偏振化。苏联科学家瓦维洛夫设计的许多光学实验，十分有趣地说明了光的偏振是光学过程的基本现象之一。所有的实验都表明，光是一种粒子现象，而一切单色的运动的微观粒子群都表现为粒子的波的本性。1 电动力学原理1.1 光量子电子是一个小旋涡体。光量子是由2个质量相等、自旋相反的电子在小黄道面（E平面）上结合的双粒子。以化学键结合的电子偶，由于在双电子中间结合带，质

3、点所受向心力被抵消，使质点沿圆切线方向被抛出，在反冲力推动下，光量子会沿曲率半径为无限大的圆“自己运动”，因此，光量子的静止质量等于零。在处理光量子运动学问题时，可将它比成一个按周期间歇振荡，在时间与空间中补充燃料质量近似等于喷出燃料质量，自己推进的小火箭。因为光量子是由2个电子在E平面上结合而成的，所以它是偏振的，有EHc。图1表示电子偶在小黄道面上的物质旋涡运动呈疏密相间的条带分布（类似太阳系中的小行星环缝）。由于共振效应，双电子只能停留在各物质环缝上结合。这些环缝是光量子的能级En。处于不同分立能级状态下结合的双电子的中心距an不同，其电子的质量亏损也不同。an愈小的光量子有愈大的能级。

4、光量子的能级表征了它特有的固有振动频率。是每个光量子的固有振动频率决定了光的颜色，并与光波波长有密切关系。自旋电子的场的开放性使单个电子很难单独游离存在，所以，电子团一般都是由偶数个“左”和“右”自旋的单电子在E平面上结合形成的。而由奇数个单电子组成的总自旋角动量不为零的电子链条通常是不稳定的衰变粒子团。每一个电子团的固有振动频率为vc，其中每个电子的瞬时振动速度为光速C并具有内能mec2。不同的光量子所需外场激发能量不同。在电场中的电子团受电场力被加速。外场所做的功除表现为电子团的动能增加外，由于阻力，所以还表现在对电子团压缩变形的质量亏损上。因此，在电场中运动的电子团，根据瞬时速度不同，被

5、压缩的能级状态也不同。不同能级状态下的电子团有不同的固有振动频率vc，恰恰是这个固有振动频率vn记忆了能量压缩过程。取在放电管中电子团的固有振动频率最大值vmax，平均振动频率v=，当时v=c，就有下面电动力学的基本方程：式中，me为单电子的质量，h为普朗克常数。当在放电管中充满某种气体分子，且在气体第一电离电位临界点上，气体电离原子的主振频率等于电子团的平均固有振动频率vn时，则发生电子团在共振中被破坏，分散成在一个平面上对称辐射的2个或3个光量子（单态或三重态），形成最强的线状光谱的辐射。1.2 粒子的干涉和光波的内部结构因为微观粒子质量很小，粒子之间开放键的作用相对很强，所以，任何两个电

6、子团或光量子，在小夹角的碰撞中都表现为粒子最原始的干涉形式。我们把这种碰撞叫做“吸引碰撞”或“排斥碰撞”。例如，两个沿同方向，在E平面上以小夹角相遇的光量子，因为互相靠近的电子自旋方向相反则互相吸引，使在“吸引碰撞”后的两个光量子沿其速度矢量夹角平分线方向运动。而两个向反方向运动的光量子在E平面上相遇时，由于互相靠近的电子自旋方向相同而发生“排斥碰撞”相互分离。其他各种偏振的、对称或是不对称的碰撞形式，读者可以自己研究。例如，偏振面互相垂直的两个光量子，相互碰撞就不能发生干涉现象。光量子在干涉或界面反射过程中往往发生系统的偏振化，成为圆偏振光或椭圆偏振光。在空间中任何按一定平均自由程分布的“单

7、色偏振态相同或相近微观粒子群”都能发生上述粒子的干涉现象。光波就是由光量子组成的、自己推进的粒子波。在光源的附近就已经发生干涉所形成的光线上，包含着许多长程无序分布的“线波包”。在每个“线波包”内是由光源在一次辐射，经过干涉而聚集的光量子。光量子在“线波包”内排列是有序的，前后两组光量子之间的距离为 m（m是正整数，是波长）。如图2所示，由一次辐射所分开的两条相干光线上，当“线波包”之间的光程差小于它本身的长度时，在一定干涉孔径条件下，两条光线能够发生干涉。在图2中给定的初始条件下，从小孔光源S或S毫无规律地向任意方向辐射的光量子，只能在与S7或S两个点的理论波阵面上，光程差L=m上各点相遇，

8、相遇后的两组光量子在干涉后沿其速度矢量夹角平分线上的方向运动，这个方向就是光线干涉后的传播方向。光波的干涉不是充满在整个空间的粒子毫无规则的弹性碰撞，而是以“线波包”中光量子相遇的“吸引碰撞”或“排斥碰撞”发生的光量子在光线方向上的集中，这表现为光波能量在干涉过程中的重新分布。2 有限元法及其在“电动力学”中的应用有限元法是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。它是20世纪50年代首先在连续体力学领域应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛地应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。有限元法的基本思想是：在变分法或加权余量法基础上，采用分块逼近而形成的系统化的数值计算方

9、法。有限元法的基本原理是：首先将求解区域进行离散化，其次剖分成若干互相连接而又不重叠的一定几何形状的子区域，这样的子区域称为单元（二维问题的子区域，一般取为三角形区域或矩形区域）。在单元体中选择基函数，用单元基函数的线性组合来逼近单元中的真解，而总体基函数可以由单元基函数组成。也就是说，有限元方法是根据变分原理和方程余量与权函数正交化原理建立起的积分表达式为出发点，将整个积分区域中的求解函数离散为若干单元区域中的连续函数，再通过单元积分，总体合成为代数方程形式的有限方程。对于二维情况，拉普拉斯方程及边界关系为：与有限差分法等其他数值方法相比，有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，但局限

10、性在于只适用于相对小的子域。20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫（Clough）形象地将其描绘为：“有限元法Rayleigh Ritz法+分片函数”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一种局部化情况。与求解满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz法（往往是很困难的）相比，有限元法将函数定义在简单几何形状（如二维问题中的三角形或任意四边形）的单元域上（分片函数），且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。由于有限元法的重要应用，现在已经开发出了许多关于有限元法的通用程序与软件。与差分法比较，有限元素法的节点配置方式比

11、较灵活，因此适用于处理形状比较复杂的区域。它的边界节点完全处在区域的边界上，从而在边界上可以给出较好的逼近。当边界比较复杂的时候，有限差分法是很难处理的，而且误差也较大，有限元素法还可以根据具体情况的需要，在一部分求解区域中配置较密的节点，而在另一部分求解区域中配置较稀疏的节点，以便在尽量不增加过多的节点总数下，提高计算精度，这些长处是有限差分法很难实现的。当然，差分法采用直交网格，列计算格式比较简便，而有限元素法由于节点配置比较任意，列计算格式就要复杂得多，不过这些计算格式都可以在电子计算机上自动运算。电动力学论文:光信息科学与电动力学课程教育研讨作者：卢俊 陈桂波 李金华 孔梅 金光勇 单

12、位：长春理工大学理学院物理系一、光信息科学与技术国家一类特色专业我校光信息科学与技术专业历史悠久、办学基础好、生源质量高、专业方向应用性强。为适应国家对激光科学与技术及光信息技术高素质人才的需求，发挥我校光信息科学与技术专业应用性强的优势，围绕“特色教育，服务社会”的宗旨，2009年申报成功了光信息科学与技术国家第一类特色专业，目标是建设一个以激光科学与技术和光信息技术两个专业方向为优势方向，特色鲜明的名牌专业，使之在培养质量方面达到或接近国内一流水平。在专业边缘领域，大胆开拓，不断扩展研究内容，使该专业成为国内激光科学与技术和光信息技术方向高级人才的培养基地，满足社会发展需要，为同类型高校相

13、关专业建设和改革起到示范和带动作用。电动力学作为该专业重要的一门专业基础课程，需进行教学内容和教学方式的改革，以适应特色专业的建设和培养高质量毕业生要求。二、电动力学课程教学现状及课程特点电动力学课程内容，对大多数学生来说感觉到比较难学。原因是知识点较多，抽象难懂。数学推导复杂，要求有较强的数理基础。虽然有些电动力学问题接近实际，比如波导问题、天线问题，但学生要理解和解决这些问题，需要一定的过程，由于上述问题的存在，使初学者常常感到电动力学课枯燥无味、难以入门；上课听讲似懂非懂，下课做题无从下手。并且,由于招生数量的增加,极大降低了师生比,降低了学生与老师交流的几率。同时，现代大学生与80年代

14、大学生比，缺乏主动思考意识和能力，都严重影响电动力学课程的教学效果。三、教学改革设想及实施我校光信息科学技术专业本科生的培养中,激光器及技术是一个重要的专业方向。因此在电动力学课程教学中,如何将与专业基础相关教学内容更扎实、有效地贯穿教学，并激发学习兴趣，采取以下教学改革设想及措施：3.1教学内容改革根据专业特点，对教学内容进行调整，并适当引申，为学生后续的平台课如物理光学、激光原理，以及专业课如激光器件、导波光学等奠定良好基础。比如，对电磁波传播的相关内容重点讲解并结合教师的科研等背景进行引申及拓展。其中关于模式及其形成条件，结合导波光学及物理光学内容，概念交待清楚，条件讲解透彻，为后续课程

15、的学习奠定良好基础。在亥姆霍兹方程的讲解中，引入前沿热点问题如“负折射率”问题，使学生了解其理论基础。在教材中作为选学内容的高斯光束问题，对该专业的学生交待清晰，为后续的激光原理奠定基础。凡此不再赘述，总之，对教学内容的制定，以为学生更好学习后续课程及激发学习兴趣为原则。3.2教学方式改革在电动力学课程的教学中，改变以往单纯板书、课件的教学模式。尝试使用讨论式教学、课程小论文及结合教师科研讲座与板书、课件相结合的教学方式。传统板书教学方法对公式的推导及其有利，也符合学习的学习习惯。但在涉及较抽象问题时，使用课件教学更直观、形象，有利于学生对具体问题的理解。如涉及形成模式的条件驻波问题，以及偶极

16、子天线的辐射问题，利用课件的动画演示，极大提高了教学效果。在课程的讲解中，穿插讨论式教学，实现教师和学生的互动，调动学生学习的主动性。教师结合课程中不同章节的内容及特点，设置具体问题在课堂上展开讨论是一种形式。对于课程小论文及教师科研讲座，安排在电磁波的传播内容讲解之后，有利于培养学生的兴趣和创造性。我们的教师梯队均为博士毕业，涉及光学、物理电子学、光学工程、凝聚态物理、计算电磁学五个学科，且承担包括国家自然基金、“863”、“973”及工程类项目，为结合不同的学科开展前沿问题讲座，并将研究成果引入课堂，激发学生学习兴趣提供了良好条件。为此，在课程教学中穿插了与课程相关的前沿问题讲座。比如全固

17、态激光器的研究进展、光子晶体及ZnO纳米材料研究进展等，通过前沿问题讲座的尝试，学生积极性很高，取得了预期效果。关于课程小论文，我们安排在了讲座之后，教师根据专业特点和学生基础，给出题目和时间节点，其间学生与教师有交流，教师进行指导，使学生更好地完成小论文，只是这个环节需要的时间较长，需要教师后续跟踪并总结。通过科研讲座及小论的尝试，以初步取得成效，所教授的学生据此参加了全国大学生创新大赛并获奖，所研究结果也在相关刊物发表文章。这种教学模式的探索，极大提高了学生学习的能动性，有利于培养学生的学习兴趣及提高培养质量。四、总结结合国家特色专业建设，对电动力学课程教学内容和教学方式进行了有益探索，并

18、取得较好的效果。通过进一步的研究和实践，努力形成一种稳定的教学模式。电动力学论文:舰船计算电动力学研究摘要：本文综述了应用于舰船和潜艇电磁防护以及隐身舰船研究的计算电动力学的性能、解法和软件包。关键词：舰艇；电磁防护；计算电动力学0引言计算电动力学于20世纪70年代作为一门单独的学科成立。1976年在牛津召开的第一届国际电磁场数值计算会议可以认为是计算电动力学的起点。这些方法可划分为三类：有限元法，边界和体积积分方程法以及混合方法1。当利用有限元法对三维目标进行计算时，三维目标的整个计算域会被划分为体积单元（六面体或四面体）。当用于内场问题以及非均匀、各项异性和非线性媒介场域问题求解时，有限元

19、法有着显著的优势。当计算远离场源的电磁场时，有限元法的缺点就会明显的暴露出来。有限元法中未知变量为电动力学势能或者近似为离散空间的电磁场矢量E和H。在积分方程法中需要考虑和电动力学势能及矢量（如格林方程中的积分关系）有关场的表面密度或者是等效体积源。积分方程法在解决无边界区域问题（包括均匀介质）上有很大优势。混合方法集合了有限元法和积分方程法的优缺点，因此在此提及。最初，计算电动力学方法的相关术语发展广泛，但直到20世纪90年代中期挑选出数值算法后才使得计算电动力学方法在工业应用方面变得切实可行。对于以标量电势描述的静态问题进行计算的可用软件包大都采用有限元法。当计算由于涡流引起的低频场时，最

20、有效的方法是采用棱单元的有限元法。当计算辐射或衍射物体产生的高频电磁场时，一般更倾向采用矩量法，矩量法是积分方程法的一个特例，其采用表面电流和磁流的密度作为状态变量2。当计算舰船目标的电磁防护问题时，我们最感兴趣的是探测、识别以及武器自导系统所反应的远场区电磁场，所使用的计算软件主要采用了积分方程法。使用积分方程法的时候，必须将目标物体的表面划分成不同的独立单元（边界元）。构造表面以及在表面形成边界元网格是有挑战性的，因为水面舰艇和潜艇具有非常复杂的几何结构和布局。当要考虑内部结构的时候，挑战性就会更大。大多数商业化电磁场计算软件都有从计算机辅助设计系统（CAD）导入几何文件的工具。但是运用C

21、AD进行船或是潜艇设计时，却不经常使用。首先，当导入几何结构的时候，必须要找出那些对舰船的总磁场贡献不明显的结构；其次，在导入几何结构时会容易丢失结构的拓扑链接，这些链接对创建在节点、边缘和表面处的有限元或边界元规则网络是非常必须的。很多计算方法都强制要求规则网格，在这种情况下，更倾向使用单独开发的几何模块（预处理器）来构建几何模型和生成该表面网络。一些软件（如ShipEDF）试图通过舰船通用数据库建立几何结构以及计算模型之间的关联。但不论哪种情况，不同频段下的计算方法有很大差别。下面将分别对这些计算方法进行描述。1静态电场舰船静态电场的主要来源为螺旋桨-船之间的电偶以及电化学腐蚀防护系统的阳

22、极。一般来说，静态电场控制的任务以下面方式进行：安排好阳极在船体的位置，并选择阳极电流使环绕舰船环境中的电场以及与腐蚀有关的磁场达到最小，同时还需满足舰船的腐蚀保护要求。“BEASY”软件就是严格按照上述任务编写的3。考虑到非线性优化的复杂性以及实际阳极布置的技术局限性，在软件包“STAR3DElectric”中使用另一个未知变量-金属表面电流矢量。使用这个未知量使得在整个电路中考虑有限电阻（如电刷）成为可能。除此之外，软件包“STAR3DElectric”中使用的守恒方程在迭代过程中求解系统方程效率更高。2静态磁场目前已知最好的且应用最广泛的计算静态磁场的软件为“矢量场”公司开发的有限元软件

23、包“Opera-3D”4。复杂区域内的四面体网格生成质量在“Opera-3D”的最新版本中已经大幅提升。在此之前的版本，为生成高质量网格，就必须对目标的几何结构的某些部件进行挤压。这是一项很精细的工作，需要数周或数月才能完成。在最新版本中，往往只需要构建目标的表面及一些额外的面就可自动生成网格。当利用有限元来计算舰船或潜艇的静态磁场时，面临的主要问题是大部分的铁磁结构厚度都很小（相对于其他尺寸）。这就使得在网格生成过程中产生的一些不好的网格会导致计算精度变差。极限情况下，当结构的厚度趋近于零时，有限元法就变得不稳定了。在软件包“STAR3DMagnetic”中，薄壁结构被表面磁化分布未知的中间

24、面所替代，使得软件对于求解任意厚度的船体都具有稳定性。计算装备了消磁线圈的舰船静态磁场边界元的典型大小为0.51m。在此种情况下，使用积分方程法时就必须求解包含大约100000个未知量的密度矩阵方程。“STAR3DMagnetic”采用快速多极算法，是该问题能在一般台式电脑上解决。3极低频电磁场舰船极低频电磁场特性是海军武器及探测系统的重要信息源。其主要特点是存在大量的不同物理源产生不同频率的场。这些源所产生的场取决于舰船内部的布置、舰船壳体的屏蔽、甲板和舱壁、环境参数以及舰船运动。由于场源的多样性以及场的尺度不一，计算极低频电磁场时，舰船的电磁场模型并没有作为一个整体，而是对每个场源所产生的

25、电磁场单独考虑。为了仿真0.01Hz10kHz频段的极低频电磁场，EMSS软件包利用三层介质中恒定和交变电偶极子和磁偶极子的总和来代表舰船的总源场。偶极子数量取决于离观测点的距离，频段以及环境参数。对于中型大小的舰船，数目大约为数十万。偶极子的参数取决于实验数据或通过模型计算得到。以下是EMSS仿真程序里面所考虑的极低频电磁场的源：1)结构磁化；2)由于冲刷导致的船壳结构电流的不均匀性；3)电气设备产生的电流；4)杂散电流；5)消磁线圈中的电流纹波；6)由于船桨的旋转以及腐蚀保护系统产生的电流调制；7)磁性轴的旋转；8)船桨的叶片切割地磁场产生的感应电流；9)舰船在地磁场中运动；10)铁磁体结

26、构振动。为了进行极低频电磁场分析，仿真得到的时域信号需要加入人工生成或是全尺度测量的干扰。EMSS允许显示在舰船建造以及调试试验时产生的极低频电磁场场源，并且在需要的时候可以评估附加的电磁防护措施的有效性。场源的探测基于目标采样结果和全尺度测量结果之间复杂对比得到。4无线电波段的电磁场当需要确定顶层甲板的电磁场辐射水平以确保舰员安全、评估同时运行的天线间的互耦，检验天线安装时的输入阻抗及方向图时，就必须计算船载中频、高频和甚高频天线的电磁场。市场上有大量的商业软件来解决上述问题。例如“Concerto”、“ShipEDF”、“FEKO”以及“CARLOS-3D”等。这些软件大都采用矩量法。“S

27、TAR3DHighFrequency”软件包使用和“STAR3DElectric”、“STAR3DMagnetic”类似的几何预处理器。三个软件都可以使用同样的铁壳舰船的几何模型：当计算静态电场和腐蚀磁场时，只利用了模型的水下部分；当计算高频电磁场时只利用了模型的水上部分；当计算静态磁场的时候需要用到整个模型。为了有效求解由矩量法产生的大型系统方程，“STAR3DHighFrequency”软件包采用了高频改进的快速多极子算法5。和“STAR3DElectric”、“STAR3DMagnetic”采用的快速多极算法一样，高频改进的快速多极子算法所需的计算资源和NlogN成正比，其中N是边界元的

28、个数。这相对需要O(N3)运算次数的高斯消除法或是LU分解法来说有很大改进。5雷达、红外和激光波段的电磁场令人遗憾的是，目前为止这些波段内不能采用矩量法进行严格计算。矩量法的边界元大小约为/10，当利用波长为3cm的电磁波来计算露出水面面积为10000m2的舰船瞬时雷达散射截面（RCS）时，容易估算出求解系统方程中未知量个数为10亿。为确定RCS的平均值，需要在特定的距离和观测角度对目标进行多次计算。目前，矩量法中未知量个数的世界纪录是3300万，这个数目是计算理想导电球面上平面波散射问题时，在一个多处理器的计算机群上达到的。替代矩量法的计算方法有：物理光学法、物理绕射理论、几何绕射理论、绕射

29、统一理论等6。通常的商业计算软件会综合采用这些方法。近似方法最主要的缺点是缺乏通用性。软件用户必须有大量的工程经验，以便根据不同的情况挑选正确且合适的模型，并能对计算误差进行评估。与矩量法不同的是，所有的近似方法都将目标的总辐射量认为是局部场源辐射量的一个叠加。在这种假设下，就没必要严格考虑几何结构的拓扑以及在表面构建规则网格，这对于使用CAD生成的几何模型有很大优势。电磁场计算方法和CAD的联合应用产生了一个新的概念电磁场设计，这在雷达、红外和激光波段的隐形目标的发展中具有广泛的应用。知名的电磁场设计计算软件为“ShipEDF”，其主要目标是最大限度的降低舰船的雷达和红外信号水平。软件的主要

30、模块为利用标准的AutoCAD软件生成舰船的三维模型。该模型会生成舰船每个航向角的观测区域表面元，并以电子表格的形式输出，作为计算模型的输入数据。第一个计算模块计算了舰船雷达信号在每个观测的方位角上的积分和差分特性；第二个模块计算了舰船的红外图像；第三个模块估计了激光波段范围内的舰船平均RCS。6总结本文回顾了一些关于电磁防护以及隐身舰船发展方面的电磁场计算方法。新的计算机算法使电磁计算方法取得了明显的进展，这种新的计算方法可以处理任意几何外形的薄壁面结构，并能降低计算所需资源。目前的目标是发展一种统一的算法，可以涵盖从静电场到光学射线场的所有频段电磁场。目前，矩量法和近似算法理论之间存在明显

31、差距，试图将两者之间进行结合的数次尝试并没有取得成功。电动力学论文:电动力学课程教学改革的思考和实践摘 要 电动力学是介绍电磁场和电磁波基本规律及其狭义相对论理论的课程，是大学物理学和光电信息等相关专业的必修课程，是支撑现代科技不断发展的重要理论知识。电动力学具有很强的理论性，学生学习这门课程的难度较大，难以取得良好的教学效果。因此，本文将深入研究和思考电动力学的教学现状，并指出电动力学课程教学改革的思路，旨在改善电动力学课程教学模式，提升教育教学效果。关键词 电动力学课程 教学改革 思考 实践电动力学是四大力学之一，综合了经典电磁学的最高成就，相对电磁学而言，其可以揭示物理现象的本质和规律，

32、具有概念、公式、符号抽象，内容繁多，教学效率较低的显著特征，是电子通信相关专业的重要基础课程。随着科学技术的迅猛发展，电动力学在通信、电工、超导和微电子等诸多领域都得到了广泛应用。电动力学课程中的物理概念和思想较为抽象，不易理解，学生只有具备扎实的数理基础和丰富的想象力，才能理解和掌握电动力学课程中的物理概念和数学方法。由于电动力学是物理学相关专业的重要基础课程，也是推动现代科学技术不断发展的基础理论，因此，深入研究和思考电动力学理论课程教学存在的问题，总结出提升电动力学教学效果的建议，对促进高校电动力学的教学改革和推动现代科学技术的发展具有重要意义。1电动力学教学中存在的问题1.1教学内容多

33、课时少电动力学主要涵盖电磁现象的普遍规律、静电场、静磁场、电磁波的辐射和传播以及狭义相对论等五大部分的教学内容。仅有电磁波的相关内容广泛应用于生产生活、军事和物理学研究前沿等领域。在电动力学实际的教学工作中，电动力学教师通常会依照教学大纲进行讲解，注重静电场、静磁场等相关内容的理论知识、基本方法以及电磁波在实际生产生活中的应用，电磁波在物理前沿以及军事方面的应用长期得不到电动力学教师的重视，导致这种现象的缘由是电动力学课程本身有着物理概念抽象、符号和公式难以理解以及教学难度大等显著特征，教学内容多和课时少的矛盾突出，这势必会导致电动力学教师为了提升考试通过率而减少教学内容，这就大幅度降低了电

34、动力学的教学效果和学生的学习成绩。1.2教学方法有待改善受我国传统接受式教学模式的影响，电动力学的教学活动主要以教师为中心，教师在实际的教学活动中处于主体地位，主要采取讲解、板书以及多媒体等教学模式向学生传授知识，学生在学习过程中处于被动地位，这样的教学模式有利于学生及时理解电动力学的概念，但是却制约着学生独立思考能力的发展，不利于增强学生主动参与教学活动的积极性。另外，随着多媒体技术在教学活动中的普及和应用，大多数教师逐步从传统“粉笔+板书”的教学模式向以多媒体为主、板书为辅的教学模式过渡，这就会导致教师讲课的语速不自觉的加快，学生在课堂上几乎没有独立思考的时间，也不可能准确理解和掌握课本上

35、的基本概念和有关公式的论证过程，大大降低了电动力学课程的教学效果。1.3考核方式不完善目前，绝大部分高校的电动力学考核方式有两部分构成，即平时成绩占30%，期末考试成绩占70%。平时成绩主要取决于学生的课堂表现和作业完成情况，而期末测试注重对课本基础理论知识的记忆和模仿，几乎没有综合能力的测试。所以学生只重视期末考试，平时学习电动力学的积极性不高，通过考前临时性的记忆完成电动力学课程的考核已经成为一种常态，这样的考核方式不利于学生探索性思维的发展，也不利于学生全面掌握电动力学的相关知识。2电动力学课程教学改革的思考和实践2.1调整教学内容在实际的教学工作中，大多数学生在面对电动力学复杂的运算推

36、导时通常会表现出畏难情绪，对公式的推导束手无策，从而失去了学习电动力学的积极性。因此，电动力学教育工作者要积极主动地调整教学内容，在正式讲解电动力学课程之前增添数学基础知识的讲解，协助学生解决学习电动力学的数学障碍，从而树立起学好电动力学课程的信心，从而提升该课程的教学效果和学生的学习成绩。2.2创新教学模式电动力学教师要根据教学要求和学生的实际情况，灵活地运用教学方法。教师要主动并善于分析电动力学课程不同章节之间的联系，总结出处理问题的共同点和不同点，不断创新教学模式，从而达到事半功倍的教学效果。例如在讲解静电场和静磁场这部分内容时，电动力学教师利用静电场和静磁场研究方法相似的特征，深入讲解

37、静电场这部分内容，让学生准确掌握静电场的各种分析方法，之后再采取类比法讲解静电场的相关内容，这样有利于培养学生灵活运用知识的能力。与此同时，电动力学教师要善于利用多媒体技术教学，将复杂和难以理解的物理学现象通过多媒体技术形象生动地呈现在学生面前，为学生理解疑难问题创造良好的条件，从而提升电动力学的教学质量。2.3健全课程的考核方式电动力学教学工作者要不断健全课程的考核方式，增强学生学习电动力学的积极性。各大高校可以适当地提升平时成绩占总成绩的比例，积极贯彻学习为目的、考核为手段的教学理念，让学生清醒地认识到学习过程的重要性作用，丰富考核的内容和方式，从多方面考察学生的知识和能力。例如在每单元结

38、束时进行单元测试，将单元测试的成绩纳入平时成绩；定期开展探究性的学习活动，培养学生获取知识、分析和解决问题问题的能力，并将探究性学习的成果纳入平时成绩；在期末考试试题中增大综合题目的比重，从而让学生更加重视电动力学的学习。3结论电动力学是物理学相关专业的核心基础课程，对培养和提升学生的抽象思维能力具有重要作用。在电动力学的实际教学中依旧存在着教学内容多和课时少矛盾、教学方法有待改善和考核方式不完善等诸多不良问题，电动力学教师要注重课程教学的改革工作，积极调整教学内容、不断创新教学模式和健全课程的考核方式，从而有效提升电动力学的教学质量，为我国现代科学技术的发展培养出更多的高素质人才。电动力学论

39、文:可视化技术在电动力学教学中的应用摘 要：针对电动力学学习中学生常会遇到的某些难以理解的抽象概念，介绍了可视化科学计算软件MATLAB在电动力学教学中的应用。旨在帮助学生理解和掌握电磁场的规律，初步掌握电磁学的数值计算方法，提高学生的科研能力。关键词：MATLAB；电动力学TM1-4一、引言电动力学是研究电磁场的基本性质运动规律以及它与物质相互作用的一门学科，是高校物理学专业本科阶段学生的核心课程。然而由于其抽象的电磁场理论和繁琐的数学推导，且无法观察到直观地实验现象，导致部分学生过于依赖书本，不去独立思考，甚至产生厌学情绪。为了改变这一现象，我们必须要让抽象的概念形象化，同时让学生初步掌握

40、电磁学的数值计算方法，才能提高学生实际运用电磁理论的能力。然而现在大部分基于Flash、Photoshop、3D Studio MAX的仿真模拟实验，尽管能够制作生动的实验过程动画，但却对物理实验规律和过程很少涉及，很难做到真正的交互使用。而MATLAB作为美国Math Works公司开发的一套高性能的数值计算和可视化软件，则因其高效可视化有推理能力等优点，已经在大学教育和科学研究中的得到了足够的重视和广泛的应用。其语言简单，计算能力强，工具箱中有大量的求解常微分方程（ode）和偏微分方程（pde）的函数，正好满足物理过程的数值计算要求，既可在求解拉普拉斯方程边值问题时体现物理问题与数学结合的

41、研究方法，又可通过数值求解来算出各点的电位值和做出分布图形，直观地分析场内各点场的分布情况。二、MATLAB与绘图有关的命令输入命令的方式有两种，一种是在命令窗口直接输人简单的语句另一种工作方式是M文件的编程工作方式当使用绘图语句时，MATLAB就自动打开一个图形窗口。一些较为常见的作图命令如下：1.在已有图形上继续作图的指令是hold on：取消这种功能的指令是hold off。2.二维图形绘图命令中最基本的指令就是plot如果输人两个矢量x，y，则plot（x，y）产生的是y相对于x的图形。3.MATLAB中的曲面是用xy平面上的各个格点上的坐标z来定义，相邻点用直线连接，并建立平面的数据

42、网格。生成数据网格的命令是meshgrid。mesh是三维网格作图命令，mesh（x，y）画出了每一个格点（x，y）对应的z值。三、利用MATLAB辅助教学实例1.标量场梯度的计算在电动力学的课程学习中，矢量分析是基础的数学工具，也是之后课程内容学习的关键。在矢量分析中，散度作为描述矢量场的有源性的量，相对容易理解，计算也简单；旋度、梯度的难度相对大一些。以梯度概念为例，介绍借助MATLAB来计算及理解梯度矢量。求解标量场 的梯度梯度是方向导数的最大值，是与等值面垂直的一个矢量。我们利用MATLAB中的梯度函数就可以作出等值面和梯度图。源程序及绘图结果如下：2.点电荷产生的电势已知点电荷Q激发

43、的电场强度为 ，其中 为源点到场点的距离。把此式沿径向由场点到无穷远点进行积分，把积分变数写为 ， 可得出真空中点电荷的电势函数为 ，通过分析我们得知，其电势在空间中的分布为以点电荷为球心的一系列球面，每个球面上电势大小相同。3.电偶极子场的分布电偶极子是等量异号点电荷组成的电荷系统，其特征用电偶极矩p来描述，其中p=ql，p和l的方向规定为由-q指向q。中心位于坐标原点的电偶极子在其远方产生的场的电势为 ，对此式求梯度即可得到为于原点处电偶极子产生的场强 。其源程序及作图如下：4.电磁波的传播时谐电磁波最简形式为单色平面波，即 ，其特点如下：i. 电磁波为横波，E和B都与传播方向垂直；ii.

44、 E和B互相垂直，E、B和k满足右手螺旋关系；iii. E和B同相，振幅比为v。要作出电磁波的传播图，即绘制MATLAB中的空间曲面。据此，我们可以做出平面波的传播图像，其动态截图如下所示：四、结语本文根据电动力学的特点，介绍了可视化软件MATLAB在电动力学教学中绘图和科学计算的便捷应用。我们认为计算机辅助教学不仅只是用计算机制作教学课件，更应该用来解决一些思维抽象计算繁杂的教学难题。例如在电动力学教学中利用MATLAB，则能使电磁场概念大大形象化，让学生不仅加深对抽象的场的理解，更能学会利用计算机进行科学计算和模拟物理现象的基础知识。这样不仅会提高教学效果，而且有利于激发学生的学习兴趣，培

45、养学生的学习能力和科研能力。电动力学论文:微连续体的电动力学引力场是由无数相干的引力子一个接一个地在空间中分布形成的一个具有相干结构的连续的整体；光能量是一份一份不连续的，但每个光波都是一个量子化的连续体的整体波动，就好像每个声波都是一群粒子整体的连续的波动一样。方向性、粒子性、概率性是包括声波在内的任何一种波频率足够高时都可显现出来的的波的三大共性。微连续理论从自然最深层次上解释了物体具有惯性的原因，揭开了光速不变之迷，并在狭义相对性原理和等效原理的基础上阐明了光速的相对性，推导出了超光速质能方程和超真空泡原理。场分子；光障；场激波；超光速质能方程；超真空泡效应1 引力与电磁力的统一引力场是

46、由无数与奇点相干的引力子在宇宙空间中一个接一个地分布形成的一个连续的整体。引力是奇点和它本身的引力场原有的平衡状态被其它奇点打破产生的一种压力。例如，在真空中有一个静止的引力场奇点1，奇点1的引力场对奇点1产生的压力是各向均等的，这使得奇点1和它的引力场能够保持一种相对平衡的状态，使奇点1相对静止在它的引力场的中心。把奇点2放到奇点1的引力场中，奇点1和它的引力场原有的平衡状态就会被打破，使奇点1的引力场中的每个引力子都有以奇点2为中心从各个方向指向奇点2重新分布的趋势，从而对奇点1产生一个指向奇点2的压力，压力的大小与两奇点间距离的平方成反比，这个压力表现出来就是奇点2对奇点1产生的引力。与此同时，奇点2和它的引力场原有的平衡状态也会被奇点1打破，使奇点2受到一个指向奇点1的压力，压力的大小与两奇点间距离的平方成反比，这个压力表现出来