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期中复习安排 · 方法、练习与检查

期中目录 · 2023 真题 · 真题解答 · 迁移练习

先确定要练什么

范围为第 1–14 章,包含电磁波;各部分比例未知。复习时使用公式页,主要训练四件事:识别模型、说明条件、列出方程、检查结果。2023 年四道大题是练习样本,电路、振荡和波仍须单独练。

先用 20 分钟尝试迁移练习 1、4、7、10,暂不看解答。分别记录自己停在“概念”“首个方程”还是“运算”;后续优先补对应一环。

一轮约 13 小时,分两至三天完成

表中是净学习时间,休息另计。90 分钟的学习块可分为:20 分钟查讲义与公式条件、50 分钟独立解题、20 分钟纠错重做。较短的块按相同比例缩减。卡住约 8 分钟时,只查当前缺失的定义或步骤,再关上解答继续。

顺序 / 时间 内容与练习 完成标准
0 · 20 min 上述四题诊断 每类写出自己缺的第一步
1 · 90 min Ch. 1–4: Coulomb, Gauss, potential, gradient/divergence/curl。球壳电势、六面通量,再做迁移 1 能区分场、势、通量;能选高斯面或写出源积分;会处理分段边界
2 · 90 min Ch. 5 + capacitance: conductor, grounding, images, spherical geometry。孤立球、线–平面电容,迁移 2–3 先列 \(V_c\) 或 \(Q\) 约束;能从 \(E\) 推出 \(V,C,R\),不混淆镜像与真实电荷
3 · 60 min Ch. 6–7: Drude、\(\mathbf J=\sigma\mathbf E\)、continuity、Kirchhoff、RC;回顾半导体与超导体的课堂区分。界面电荷、RC 网络,迁移 4 会判断 \(t=0^+,\infty\);能定义 \(i=\pm\dot q\) 并列一阶方程
4 · 90 min Ch. 8–9: Lorentz force、Hall、wire force、Biot–Savart、Ampère。交叉场、环路绕数,迁移 5–6 能画右手方向并处理负电荷;能写正确面元、环半径和轴向距离
5 · 45 min Ch. 7, 10 materials: \(\mathbf P,\mathbf D,\mathbf M,\mathbf H\)、bound/free charge、para/diamagnetism、hysteresis。极化、磁性,迁移 11 能说明线性介质替换 \(\epsilon\) 的条件;会解释 Curie 趋势、抗磁符号和磁滞
6 · 80 min Ch. 11–12: Faraday、motional emf、induced \(E\)、RL、self/mutual inductance。感生电场、电流反向,迁移 7–8 先定正向;能区分 \(-L\dot i\) 与端电压;能算固定电流电源的互感做功
7 · 75 min Ch. 13: LC initial conditions、RLC damping、AC phasors、resonance。断源 LC、交流网络,迁移 9 会用电荷、电流初值确定相位;会并联复阻抗,区分峰值和 RMS
8 · 80 min Ch. 14: displacement current、four Maxwell equations、wave equation、\(\mathbf E,\mathbf B,\mathbf k\)、Poynting。位移电流、能流,迁移 10,12 能由方向判断 \(\mathbf B,\mathbf S\);能从 Maxwell 推出波速与横波条件;能列能量守恒
9 · 90 min 用公式页限时做 2023 四题,不翻解答 90 分钟是练习设定,不是已知考试时长;每问写定义、首式和检查
10 · 60 min 对照解答订正,再不看答案重写错误小问 错因写成具体句子;例如“把带宽 \(R\,d\theta\) 漏掉”,而非“粗心”

两天安排:第一天完成 0–5,第二天完成 6–10;三天安排:第一天 0–3,第二天 4–7,第三天 8–10。若已读过真题解答,限时阶段改做对应的迁移题和未做过的作业,避免只重现记住的答案。

只剩约 6 小时时

用 60 分钟按下表写完各类的首式与条件;100 分钟做迁移练习;90 分钟限时做旧卷;60 分钟只补诊断出的错误;30 分钟专练 RLC 与波;20 分钟复述最后的检查项。少做重复计算,每类仍至少完成一题,尤其保留旧卷没有覆盖的振荡和波。

看到题目,第一步写什么

题目特征 首式 / 判断 随后检查
球、圆柱、平面分布 先判断对称性;可用时写 \(\oint\mathbf E\cdot d\mathbf A=Q_{\rm enc}/\epsilon\) \(\epsilon\) 与所计电荷匹配;无对称性时不能把 \(E\) 提出积分
给 \(V\)、\(\mathbf E\) 或 \(\rho\) 互求 \(\mathbf E=-\nabla V\),\(\rho_q=\epsilon_0\nabla\cdot\mathbf E\) 静电场还须 \(\nabla\times\mathbf E=0\);积分常数由边界给出
导体与接地 金属内 \(\mathbf E=0\),表面 \(V=V_c\);接地 \(V_c=0\),孤立固定 \(Q\) 镜像只放在物理求解域外;总电荷条件是否满足
电容、漏电、充放电 先由场求 \(V\),再求 \(C=Q/V\)、\(R=V/I\);节点方程联立 \(i=\pm\dot q\) 连接决定固定 \(Q\) 还是固定 \(V\);\(RC\)、\(L/R\) 的量纲都是时间
运动电荷与电流受力 \(q(\mathbf E+\mathbf v\times\mathbf B)\) 或 \(\int I\,d\boldsymbol\ell\times\mathbf B\) 电荷符号;磁力不做功不等于整套装置没有功率交换
旋转带电体 \(dq=\sigma_s dA\) 或 \(\rho_qdV\),\(dI=dq/T\) 面电荷与体电荷;\(d\mu=dI\times\) 环所围面积
感应与发电装置 固定环路 \(\mathcal E=-\dot\Phi_B\);运动部分加 \(\mathbf u\times\mathbf B\) 先定法向和正绕向;能流能否闭合,\(P_{\rm mech}=I\mathcal E\)
自感、互感、振荡 写磁通链及端电压;\(L\ddot q+R\dot q+q/C=0\) 或其受迫式 电流与电容电压的连续性;固定电流的电源也可能做功
正弦稳态 \(Z_R=R\),\(Z_L=j\omega L\),\(Z_C=1/(j\omega C)\) 峰值/RMS、支路电流、相位;不要把过渡过程套成稳态相量
时变场与波 含位移电流的 Ampère–Maxwell;波中 \(\mathbf B=\hat{\mathbf k}\times\mathbf E/c\) 单一真空行波才可直接用 \(E=cB\);静电和近场不能照搬

答题时的五个检查

  1. 区域与对象:金属、介质、空腔还是外部?求场、势、磁通还是总量?
  2. 条件:静态/稳态/时变?接地/孤立?开路/闭路?哪些量固定?
  3. 方向:积分正向、\(\mathbf r\) 的源到场点方向、端电压顺序、\(i=\pm\dot q\) 是否一致?
  4. 量纲与极限:\(\sigma\to0\)、\(d\to\infty\)、\(\omega\to0\)、\(t=0,\infty\) 是否合理?
  5. 守恒:电荷是否连续,机械功、电源做功、场能和焦耳热是否记全?

剩余时间优先重做曾错的小问。达到可独立写出每类首式、解释适用条件并通过方向和量纲检查后,再增加运算量。