電磁學解題中模型法的巧用

侯政男

摘 要：在高中物理課程當中，電磁學是重要的學習內容，但是由于該部分知識較為抽象，所以很多高中生難以保證解題速度與解題質量。本文簡要就模型法概念進行分析，并以此為基礎探討了如何利用模型法進行實際的電磁學問題解決。以期提高我們廣大的高中生應用模型法在電磁學中解決問題的能力。

關鍵詞：電磁學；模型法；解體應用

物理電磁學問題大都較為復雜和抽象，若在進行實際問題解決時采用直接分析與計算的方式來解決，可能會造成難以確定問題解決關鍵點，從而造成問題解決速度與質量都較為低下。模型法是高中物理課程中的重要學習思想，其不僅能幫助我們高中生進行知識理解，同時還能在電磁學問題解決中發揮重要的應用價值，是我們高中生必要掌握的問題的分析方法。

一、模型法概念分析

我們高中生在學習物理電磁學知識時，大都能就基礎概念進行理解，但是在實際電磁學問題解決中卻難以實現知識的靈活運用，無法準確的找到問題解決關鍵。針對這種情況，我們就可在實際問題解決時運用模型法來實現問題處理，這主要是由于大多數的電磁學題目都是建立在模型轉換的基礎上進行設置的。我們可以首先就題目題型本身進行歸納與分析，并以個人理解為基礎進行所學電磁學知識的代入，從而實現問題的快速解決。但是由于電磁學本身涉及的模型較多，所以我們在實際問題解決時應當明確模型的具體使用范圍，避免出現混合模型使用的情況。

高中電磁學中的常見模型主要包括以下幾種。其一，平行通電導電模型。高中電磁學中的常見模型主要包括以下幾種。其一，平行通電導電模型。該模型主要是針對“同向通電直線導線會發生相互吸引，相反則會相互排斥。”這一知識點而言的。為避免該知識內容與電荷、磁鐵之間的相互排斥知識混淆，其可將同向的通電導向比作“同性戀”，建立相應的模型，提高對該知識內容的印象。

其二，磁鐵與導線的轉換法模型。通電導體跟磁體一樣，周圍也存在著磁場，這一現象叫做電流的磁效應，判定通電螺線管周圍磁場的方向時，可用安培定則，即用右手握住螺線管，讓四指彎曲且與螺線管中的電流方向一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極。于是我們可以把通有定向電流的導轉換為磁鐵來進行研究，在這樣的轉換模型當中，我們可更加直觀的就磁鐵與導線的作用力關系進行分析，方便解題。

二、模型法在實際電磁學問題解決中的應用

（一）“同性戀”模型的實際應用分析

例1：把帶正電的絕緣圓環a與金屬圓環b通過同心共面的方式進行放置，當小環a以原點為中心在平面內進行轉動時，則金屬圓環b中存在感應電流且方向為順時針方向，并不斷的進行收縮。分析絕緣圓環的磁場方向與運行變化。

我們在就該問題進行解決時，應當采用“同性戀”模型進行分析與解決。小環a轉動時相當于電流，因為小環b中電流方向為順時針，根據“同性戀”模型的原理，二者電流方向應相同，故a為順時針。且b不斷地收縮，我們可以知道b內的磁通量在減少，即a的電流大小在不斷減少。同時根據右手定則我們可以判斷，絕緣圓環a做順時針減速運動，a內部的磁場方向垂直紙面向里。

（二）磁鐵轉換為導線模型的應用

例2：在某蹄型磁鐵上方放置一直導線，蹄形磁鐵左端為S極，右端為N極，并且保證該導線可實現自由旋轉，判斷若在導線中通入電流，且電流方向由左到右，則該導線的實際運動方式為？

我們在就這一問題進行解決時，可通過電流元法進行分析，即將該直線電流進行劃分，使其成為AO`、O`O以及OB三個小的電流元，其中O`O段中的實際電流方向與其所處的磁場方向不同向，所以不會受到來自安培力所提供的作用力。通過左手定理進行分析可知，直線電流AO`段所受到的安培力的實際方向垂直于平面，且方向向外，而OB段則與之相反。由上述可判斷該導線會發生運動，且運動方向表示為順時針反向的旋轉。同時，當該導線旋轉經過90度時，其會在安培力的作用下出現逐漸的旋轉下降。

以上問題分析方式在實際應用過程中雖然也能達到問題解決，但其所需通過的分析過程較多且復雜，不僅會造成問題解決時間的浪費，同時還可能出現分析失誤。我們在該問題解決時，可將磁鐵轉換為導線，從而實現快速地解決問題。就以上題目為例，我們可將題目中的蹄型磁鐵轉換成和紙面相互垂直，且方向向外的導線，將原本較為復雜的問題轉變成需要就通電導線之間的相互作用關系進行分析的題目，相對原問題更加簡單。可直接判斷出導線將會以順時針旋轉的方式進行運動，同時，運動方向為向下。而在該轉化模型運用的基礎上，還可充分結合“同性戀”模型進行問題分析，減少問題分析所用時間。此外，該問題解決方式在電磁學問題中的應用能切實提升高中生的學習積極性與學習自信心。

三、結束語

模型法相比于一般方法解題要迅速很多，可以將抽象的概念轉化為具有物理意義的模型，輔助理解題意，也可以構建思維模式，對解題是十分有好處的。所以說我們高中生應該在平常做題的時候勤總結模型概念，勤使用模型方法，形成一種化抽象為具體的意識，切實提升個人對模型法的應用熟練度，充分發揮模型法在問題解決中的應用。

參考文獻

[1]杜蕓菲.高中物理電磁學解題方法分析[J].數理化解題研究，2017，（13）：74-75.

[2]劉宇晗.高中物理競賽中電磁學的解題方法分析[J].科技風，2016，（24）：162+177.