正確理解和應(yīng)用電磁學(xué)中的物理定律分析

陳廷忠

摘要：本文研究對(duì)高中物理電磁學(xué)中定律的正確理解與應(yīng)用。從應(yīng)用范圍、左右手定則的區(qū)別、楞次定律的應(yīng)用要點(diǎn)三個(gè)角度，探討了電磁學(xué)中物理定律的應(yīng)用方法;從弄清各定律中符號(hào)的物理意義、把握各定律中物理量的單位、熟知定律的應(yīng)用條件與范圍與嘗試探索一題多解四個(gè)角度，探討對(duì)電磁學(xué)物理定律的應(yīng)用體會(huì)。期望本文能夠?yàn)閺V大物理教學(xué)工作者帶來(lái)一定參考作用。

關(guān)鍵詞：高中物理;電磁學(xué);物理定律;應(yīng)用。

中圖分類號(hào)：A 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、電磁學(xué)中物理定律應(yīng)用方法

高中物理電磁學(xué)中涉及的定律主要有楞次定律、安培定則、左手定則、右手定則等。現(xiàn)對(duì)其應(yīng)用范圍及區(qū)別做出分析：

（1）應(yīng)用范圍

一般而言，學(xué)生在解決運(yùn)動(dòng)電荷及電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)問(wèn)題時(shí)，簡(jiǎn)單的說(shuō)，“電生磁”時(shí)，可使用安培定則;解決磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷或電流造成的作用的問(wèn)題時(shí)，簡(jiǎn)單的說(shuō)，“電受力”時(shí)，可使用左手定則;右手定則與楞次定律，更多被用來(lái)解決電磁感應(yīng)現(xiàn)象問(wèn)題，簡(jiǎn)單的說(shuō)，“磁生電”時(shí)。其中，對(duì)于部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的題目，應(yīng)使用右手定則，遇到閉合電路磁通量變化問(wèn)題時(shí)，使用楞次定律。

（2）左手定則與右手定則的區(qū)別

若問(wèn)題給出的條件有磁感線的方向以及電流的方向，可使用左手定則，其作用主要為確定通電導(dǎo)體的受力方向，如電動(dòng)機(jī)問(wèn)題等;在明確切割運(yùn)動(dòng)的方向以及磁場(chǎng)的方向時(shí)，應(yīng)使用右手定則，其作用主要為判斷切割磁感線時(shí)，導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向。由此可見(jiàn)，左手右手定則的區(qū)別是比較明顯的，一個(gè)用電流判定運(yùn)動(dòng)方向，一個(gè)用運(yùn)動(dòng)判定電流方向。也就是說(shuō)，若題目是“因電而動(dòng)”，學(xué)生就應(yīng)使用左手定則解題，反之“因動(dòng)而電”，則用右手定則。

（3）楞次定律的應(yīng)用要點(diǎn)

楞次定律就是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)，阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。為理解這個(gè)定律，學(xué)生首先要明白是誰(shuí)在阻礙誰(shuí)，阻礙了什么，以及如何阻礙、阻礙的結(jié)果是什么：對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，感應(yīng)電流本身具有的磁通量，阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量;對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，阻礙的是磁通量在穿過(guò)回路時(shí)的變化;對(duì)于第三個(gè)問(wèn)題，原磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向會(huì)與原先的磁場(chǎng)方向相反，反之則相同;對(duì)于第四個(gè)問(wèn)題，增加的依然增加，只是增加得慢些。反之亦然。

楞次定律的應(yīng)用步驟為：確定原先的磁場(chǎng)方向;確定穿過(guò)電路的磁通量的變化情況;依據(jù)定律，分析感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向;最后用安培定則判斷感應(yīng)電流的方向。

楞次定律還有另一種理解，即感應(yīng)電流的安培力，總是阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。我們可以根據(jù)導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向，判斷安培力的方向，再應(yīng)用左手定則判斷出感應(yīng)電流的方向。

二、電磁學(xué)中物理定律應(yīng)用體會(huì)

在應(yīng)用上述定律解答電磁學(xué)類問(wèn)題時(shí)，學(xué)生應(yīng)注意：

（1）弄清各定律中符號(hào)的物理意義

高中物理學(xué)科中絕大多數(shù)定律都是以符號(hào)、公式的形式表現(xiàn)的，因此學(xué)生必須知曉且明確各符號(hào)表示的物理意義，這是正確解答物理題的基礎(chǔ)。需要注意的是，學(xué)生應(yīng)從物理角度理解每一個(gè)符號(hào)的含義，而非數(shù)學(xué)角度，這要求學(xué)生克服數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中形成的慣性思維，避免將數(shù)學(xué)照搬到物理學(xué)習(xí)中[1]。

（2）把握各定律中物理量的單位

物理定律中，每個(gè)單位都有物理量，學(xué)生應(yīng)知曉：每一個(gè)物理公式，并非只表達(dá)了各個(gè)物理量包含的數(shù)量關(guān)系，它還表達(dá)了這些物理量之間的數(shù)量關(guān)系，例如1V=1Wb/s，因此學(xué)生首先應(yīng)搞清楚這些物理量的意義，其次應(yīng)弄清楚它們的單位是什么，進(jìn)而準(zhǔn)確解答物理題。這需要學(xué)生從審題的時(shí)候起便高度注意單位問(wèn)題，若單位不統(tǒng)一，還應(yīng)進(jìn)行換算，但這種換算也不是盲目的，需要一定的技巧方法，例如一道題目中通常只有一兩個(gè)單位與其他不一樣，在解題時(shí)只需換算它們即可，避免浪費(fèi)時(shí)間。

（3）熟知定律的應(yīng)用條件與范圍

物理定律有其各自的應(yīng)用條件、范圍，若脫離這些條件、范圍，定律便不再適用。例如，唯有題目中的導(dǎo)體是金屬的時(shí)候，學(xué)生才能夠使用歐姆定律，否則就不能使用;再如，彈簧在其彈性限度內(nèi)，形變量與它所受的力成正比關(guān)系，若超過(guò)這個(gè)彈性限度，胡克定律不再適用，學(xué)生便不能再簡(jiǎn)單套用這一物理公式...這些例子都說(shuō)明，不同的物理定律有其各自的使用范圍、條件，在解答問(wèn)題時(shí)，學(xué)生應(yīng)熟知每一個(gè)定律的使用條件、范圍，避免盲目使用[2]。

（4）嘗試探索一題多解，尋找各解法內(nèi)在聯(lián)系與最優(yōu)解

物理是一門邏輯性很強(qiáng)的科目，各物理定律之間的邏輯關(guān)系比較緊密，因此在解題的時(shí)候，學(xué)生也可多探索幾種解題方法，避免局限于唯一解法，逐漸提升自身對(duì)物理知識(shí)的理解，以及解題水平。例如，力有多種作用效果，有時(shí)間累積的，有空間累積的，還有瞬時(shí)的，從這三個(gè)角度出發(fā)，便能夠?qū)?yīng)得出動(dòng)量守恒定律與動(dòng)量定律、機(jī)械能守恒定律、牛頓第二定律，而將勻變速直線運(yùn)動(dòng)與牛頓第二定律作為條件，便可導(dǎo)出動(dòng)量定律與動(dòng)能定律。例如，在某一恒力作用下，利用v2-v20=2ax與F=ma，便可推導(dǎo)得出動(dòng)能定律，而若F是彈力或者重力在做功，還能再繼續(xù)推導(dǎo)，最終得出機(jī)械能守恒定律，由此可見(jiàn)，凡能夠以牛頓第二定律解決的問(wèn)題，同樣也能夠用動(dòng)量定律、動(dòng)能定理來(lái)解決。而牛頓第二定律不能解決的問(wèn)題，可以用動(dòng)量和能量的相關(guān)規(guī)律去解決。不論是力學(xué)還是電磁學(xué)，都是這樣的，學(xué)生應(yīng)不斷探索一題多解的方法，在把握多種解法之間聯(lián)系的基礎(chǔ)上，找到最簡(jiǎn)易的解題方法，進(jìn)而高效解題。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高中物理電磁學(xué)部分涉及的定律較多，這些定律在適用范圍、使用要點(diǎn)上還是有著較大的區(qū)別。因此學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，應(yīng)正確把握這些定律的使用條件、要點(diǎn)，正確使用定律解答題目，實(shí)現(xiàn)高效解題。

參考文獻(xiàn)

[1]陳紅飛. 高中生電磁學(xué)疑難問(wèn)題學(xué)習(xí)現(xiàn)狀的調(diào)查研究[D].西北師范大學(xué)，2020.

[2]靳朗.物理電學(xué)綜合習(xí)題的解題思路[J].試題與研究，2020（15）：23.