□ 電磁學* a. 上課用書：Field and Wave Electromagnetics 2e by D.K.Cheng b. 授課教師：黃衍介 / 蘇慶川 c. 上課方式：黑板版書（搭配上課講義） / 投影片（搭配上課講義） d. 課程介紹：(黃) Chapter 1 Introduction Chapter 2 Review of Vector Analysis → 除了基本向量內積、外積外，向量分析的部分，介紹電磁學常用的幾 個運算子，如Gradient, Divergence, Curl, Lapacian…in Cartesi an, Spherical, Cylindrical Coordinates，以及幾個恆等式，及三 個對應到微積分基本定理的散度定理、旋度定理、線積分基本定理。 進入電磁學（波）這門學問最基本的數學工具在本章中幾乎會提到（ 但未必馬上用到）。 Chapter 3 Static Electric Field, Gauss’s law, electric potential, dielectric, capacitance → 本章內容在大一普通物理中大部分曾提及過，所探討的部分限定在特 殊幾何情形下為其限制、亦為其缺點，在第四章將有對此更一般性的 探討。 Chapter 4 Solution of Electrostatic Problems：Poisson’s and Laplace ’s Equations, Image charge method, Boundary value problems → 應用偏微分方程式裡一個重要的存在唯一性定理（Helmholtz’s Theo rem）在邊界條件適當的情形下，Poisson’s Equation 將有唯一解滿 足空間之特定分布，此可用來解電位分部函數的問題。由此定理而衍 生出的影像電荷法在某些對稱的幾何情形下，亦常被使用。Laplace Equation可視為Poisson’s Equation之特例。 Chapter 5 Steady Electric Current, Ohm’s law, Kirchhoff’s voltage & current law, Joule’s law → 一些建構在低頻電路學上的基本定理，如Kirchhoff’s voltage & current law，將在本章得到證明，經由證明過程可知此定理使用之條 件限制，並非所有電路分部情況都能滿足此二定理。 註：物理系電磁學二的差別將對應由此章開始講授。而第6章則提前介紹。 Chapter 6 Static Magnetic Fields, Ampere’s law, vector potential, Biot-Savart law, magnetic dipole, permeability and magnetic materials, inductance, magnetic force → 本章前半部分在大一普通物理曾提及過，後半部分提出磁路的概念， 則不在一般普通物理範圍之內（也許少數進階普物書籍有提到）。 本章之後正式進入電磁學與普通物理分歧較大的部分，許多概念以前 普通物理不再提及。對於程度較佳的同學，電磁學這門課第一個學期 說是複習課，似不為過。 Chapter 7 Time-varying Fields and Maxell’s Equations, Faraday’s law of electromagnetic induction, Maxwell’s equations, Wave Equations → 相較於以往所討論與時間無關之靜電場，本章開始討論對於與時間相 關之動電（磁）場。在由Maxwell經典的四個方程式建構的電磁場空間 下，一些複雜、非線性（混沌）現象漸漸浮現，不過本章並沒有太深 入探討這些現象，僅針對四個方程式導出第4章提及之邊界條件，及討 論一些遲滯現象。 註：更深入的部分在物理系電磁學二教科書第10章中將提及，如Retarded time , Retarded Potential… Chapter 8 Plane Electromagnetic Waves, Plane waves in lossless and lossy media, Polarization of waves, Phase velocity and group velocity, Poynting vector → 本章可以說是為下個接續課程－－電磁波作準備，涉及波在介質中的 現象（透射、反射）有關之參數，如透射係數、反射係數、能量、動 量、波數…等等將被介紹。 註：此教科書所用的符號與物理系電磁學教科書所用符號稍有不同。 e. 評分方式：(黃) Homework 20% (due in class, no exception!) Weekly quiz (open books, notes) 20% Two midterm exams 20% x 2 One final exam 20% * weekly quiz includes those lectured, to be lectured, and assigned in homework. f. 其他：(黃) 從評分方式其實不難看出，修這門課所得到的分數是由各個部分比例組成， 不像有些課只是取期中、期末兩次考試作為評分標準。加上如果大二上便 修習此課程，負擔會險得較大（特別在處理數學的部分，涉及解偏微分方 程式）。 --

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