關于電場強度和磁場強度的討論

彭博欣 華中師范大學第一附屬中學

高中學生在學習物理知識的過程中，常常會碰到電場強度與磁場強度相關問題，其不但是物理知識學習的難點，還是物理知識學習的重點問題。現代高中學生，常常將磁場強度與磁感應強度混淆，并且在遇到電場強度問題的時候，常常不知道如何下手。因此，下面就對磁場強度和磁感應強度進行了深入探討。

1 高中物理電場強度基本概念及其解題方式

1.1 電場強度的基本概念

在高中物理中，所謂的電場強度就是使用來表達電場強弱以及方向的一種物理量。大量實驗證明，在電場里面的某一點，試探正電荷在此點所受到的電場力和其帶電荷的比值是一個以及試探點電荷沒有關系的量。然后通過試探點電荷在此點受電場力方向就是電場方向，之前述比值為大小矢量定義成此點的電場強度使用E進行表述。根據界定，電場里面的某一點電場強度方向可以通過采用試探點電荷在此點受電場力的電場方向進行確定。電場強弱可以通過試探電荷所受力以及試探點電荷帶電量比值進行確定。

1.2 電場強度解題的方式

在進行高中物理學習的過程中，有關電場強度解題的方式大致可以劃分成這樣幾種類型：也就是公式、圖像以及疊加方式。

第一，運用圖像方法解決高中物理電場強度問題。實際上，圖像方法是指采用E-X圖像以及φ-x圖像的意義解答的方式，在φ-x圖像里面，其切線的斜率大小就是此處電場強度的大小。打個比方，在空間中某一個靜電場的電勢φ在x軸中，見圖1，x軸中的B點和C點電場強度在方向中的分量分別為EBX和ECX,以下說法準確的應該是哪一個？1.EBX的方向圍繞x軸正方向；2.EBX的大小比ECX大小要大一些；3.負電荷圍繞x軸由B轉移到C的時候，電場力先開始做正功，然后開始做負功；4.電荷在O點中所受到的電場力在x軸方向中的分量是最大的。

分析：在這個問題里面，電場為非勻強的電場。首先，根據其方向分析和判斷，從電場線方向電勢下降，可以了解到從O點分別指向x軸正方向與負方向。其次，x方向中的電場強度大小判斷出，從φ-x圖像切線的斜率是該位置電場強度的大小，可以了解到從O點圍繞x軸正方向的電場強度由0逐步增加到最大且逐步變小。一樣的道理，從O點圍繞x軸負方向的電場強度由0逐步加大到最大且逐步變小；可以得到EBX大于ECX，因此O點的場強是0，所以最后的正確答案是第二個選項與第三個選項。

第二，運用公式方法解決高中物理電場強度問題。采用公式法解決電場強度問題，通常電場強度公式和適用條件應當有這樣幾個：首先為電場強度的定義式子，可以將該公式適用在所有電場中。其次，為勻強電場內電場強度以及電勢差的一種關系式子，僅僅可以使用在勻強電場中。最后，為真空內點電荷生成電場強度的決定公式，僅僅適合使用在單獨的點電荷在空間中隨意一點生成的電場強度大小。

圖1

2 高中物理中磁場強度與磁感應強度的關系

2.1 磁場強度

所謂的磁場強度就是經過類比電場與磁場，在磁荷觀點的基礎之上，是根據庫倫提出來的使用在描繪磁場強弱的物理量。在多年以前，庫倫依據研究電場的方式，確定了磁庫倫定律，即兩個磁荷之間引力與斥力大小和其磁荷強度乘積是正比關系，和其之間的間距平方是反比關系，也就是F=Kqm1.qm2/r2。因此界定磁場內某一點的磁場強度是H=F/qm，而F是試驗磁荷qm在磁場內某一點所受磁場力。所以，磁場內某點的磁場強度，數值中等于單位正磁荷在此點受的磁場力。

2.2 磁場強度與磁感應強度之間的關系

實際上，在電磁學里面，將磁場強度看成是描繪磁場的輔助量，與此同時，僅僅在進一步探討磁介質里面的磁場性質的時候才產生的。在真空中，假設存在一個電流，那么其四周空間一定會出現磁場，某一點的磁場強度可以被叫作H。如今，假設此電流并不存在真空中，存在充滿某一種材料的環境中，可將材料叫作磁介質，如此就相當于將磁場H添加到了某一種材料里面，材料遭受到磁場H的影響就會生成附加場。所以，將此過程叫作磁介質磁化，也就是磁介質產生了磁性，同時還生成了磁場。接著深入設想在磁場內的該點放置上試探性的電流元，此時其所感覺到的是總磁場而非磁場H，試探電流元感覺到的磁場就是物理課本中所界定的磁感應強度B。因此，可以將磁場強度與磁感應強度關系整理與歸納出來就是：第一，H為電流帶來的磁場，B為試探電流元所感覺到的磁場。第二，磁場強度與磁感應強度關系的數學表述可以寫為B(r)=H（r）=M（r），r代表的是空間位置中的某一個點。第三，H為外場，而B為總場，也就是磁感應強度為電流生成的磁場H與磁介質被磁化以后帶來的磁場M矢量和。

3 結束語

作為高中學生，在學習高中物理有關電場強度與磁場強度相關知識的過程中，需要熟練掌握好電場強度的解題技巧，與此同時，正確區分磁感應強度與磁場強度。如此一來，才能將電場強度與磁場強度相關物理知識學好。

[1]王虎.淺談高中物理電學學習的心得[J].考試周刊,2018(16):153.

[2]顧健,陸建隆.“磁感應強度”教學中的科學方法教育探討[J].物理之友,2016,32(06):5-7.