高中物理電磁學解題技巧

周笑翔

【摘要】電磁現象是自然界中存在的一種極為普遍的現象，在高中物理的教學中也占有極大的比例。高中物理電磁學部分包括電流現象、電磁輻射、電磁場等諸多內容，同時，結合經典的電磁運動規律來闡釋電能與動能、勢能間的相互轉化以及相關的應用。高中物理電磁學是電磁物理的基礎，是為學生闡述諸多事物原理的部分，具有極其重要的作用。

【關鍵詞】高中物理 電磁學 解題技巧

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）01-0144-02

一、電磁學中“電路”的解題

1.動態直流電路分析

直流電路分析是電磁部分結構相對簡單的部分，思考范圍也僅限于電路中，一般各種變量只與電路中原件有關，不涉及電磁場影響。

例如： 電動勢為E、內阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動變阻器R連接成如圖所示的電路。當滑動變阻器的觸頭由中點滑向b端時，下列說法正確的是（ ）

A.電壓表和電流表讀數都增大

B.電壓表和電流表讀數都減小

C.電壓表讀數增大，電流表讀數減小

D.電壓表讀數減小，電流表讀數增大

本題考查變化電路電壓與電流變化趨勢，當觸頭由中點滑向b端時，便是動態分析電路變化過程，電流隨電壓變化，因此我們解題時先考慮電壓變化過程，在變化過程中，閉合電路總電阻R總是逐漸增大的，因此電路總電流I是逐漸減小的，由此可以確定電阻R1電壓下降值為UR1、而電源內部電壓下降值為Ur，二者均減小；而總電源電壓不變的情況下，可知電源外的電路電壓U與并聯電路電壓U′皆為逐漸增大。通過上題可以看出，電路中元件參數值變化，會引起電壓、電流、功率等數值的變化，解決這類問題涉及到的知識點細致且多，但直流電路問題一般不涉及不規律變化，在解題過程中建立宏觀空間思維與極限思維相結合的方式來思考便可順利解決問題。

2.非純電阻電路分析

非純電阻電路是指電路含有電動機、電解槽等裝置，與純電阻電路電能轉化方式較為簡單相比，非純電阻電路電能可以轉化為機械能、化學能等其他形式的能量。在轉化過程中，其電能及電路的電流、電壓、電功率有時會成非線性變化，學生的解題往往受到這些因素的干擾。

例如 汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗，如圖二所示，在打開車燈的情況下，電動機未啟動時電流表讀數為10A，電動機啟動時電流表讀數為58A，若電源電動勢為12.5 V、內阻為0.05？贅， 電流表內阻不計， 則因電動機啟動，車燈的電功率降低了（ ）

A. 35.8W B. 43.2W C. 48.2 W D. 76.8 W

解析：電動機未啟動時，U燈=E-I1r=12.5-10×0.05V=12V，電燈功率P燈=U燈I=120W。

在解決非純電阻電路的問題時，要先分析電路變化前后的穩定狀態，如問題還需再進一步分析時再思考電路變化過程中的變化趨勢，再利用變化穩定狀態驗證所判斷的趨勢是否正確。電動機是常用的設備，也是目前非純電阻電路考查的主要方向。

二、電磁學中“電磁”運動的解題

電磁運動是電場、磁場與物體相互作用的結果，在學習過程中，主要解決的問題是研究其帶來的運動形式，以及電、磁、運動之前的相互轉化過程，因此正確理解“兩兩相加產生第三方”這句原理就能正確解決問題。

1.電磁感應充當電源角色

電磁感應最直接的效應就是機械能轉化成電能，即充當了電源的角色，但該電源的供電參數需要配合運動作用來進行計算。

例如：如圖三（a）所示，一個電阻值為R，匝數為n的圓形金屬線與阻值為2R的電阻R1連結成閉合回路。線圈的半徑為r1。在線圈中半徑為r2的圓形區域存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖三（b）所示。圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0。導線的電阻不計。求0至t1時間內通過電阻R1上的電流大小和方向。

2.磁場內帶電粒子的圓周運動問題

磁場內的帶電粒子運動是常考項目，其在場內的圓周運動可以與其他運動相結合演變成各類題目，其現實運用極為廣泛。

例如：如圖四所示真空中寬為d的區域內有強度為B的勻強磁場方向如圖，質量m帶電-q的粒子以與CD成θ角的速度V0垂直射入磁場中。要使粒子必能從EF射出，則初速度V0應滿足什么條件？EF上有粒子射出的區域？

如圖四所示，帶電粒子在磁場內做圓周運動，其半徑是根據速度來確定，當速度很小時，圓周半徑也小，不考慮能量損失時，就會在磁場內做半徑很小的圓周運動，當速率增大后，軌道半徑逐漸增大，當軌道與邊界相切時是從另一側射出的臨界狀態，如速率再增大，則粒子就會從另一側飛出，鑒于上述思路；對于射出區域，只要找出上下邊界即可。

帶電粒子在磁場內的運動要抓住洛倫茲力的圓周特點，利用力學的圓周運動來進行計算分析。

三、結語

高中物理電磁學部分的問題往往結合著運動力學的性質，因為電、磁、運動兩者存在方能產生第三方，缺一不可，因此要在運動力學方面要熟練掌握。此外，隨著學習內容及掌握知識逐漸增多，難度上升的同時，解決的思路也在逐漸的拓寬，可以利用能量等定律來多角度研究電、磁、運動的關系。高中物理的學習要特別注意空間思維與極限思維的培養，建立良好的宏觀的、全過程運動情況的分析能力，這樣才能使電磁學的學習與以往的力學等知識有機的結合起來，使物理學習達到一個良好的效果。

參考文獻：

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