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電磁學(xué)學(xué)習(xí)的思路
電磁學(xué)學(xué)習(xí)的思路
摘 要：中學(xué)物理電磁學(xué)由“場”和“路”兩部分組成，“場”和“路”之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系，學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)注意知識學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)的融合。
本文就電磁學(xué)部分的學(xué)習(xí)提供一些思路。
關(guān)鍵詞：物理 電工 電磁學(xué) 學(xué)習(xí)
一、認(rèn)識中學(xué)電磁學(xué)整體結(jié)構(gòu)
電磁學(xué)包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象，中學(xué)物理的重要組成部分，電磁學(xué)的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應(yīng)用，其具體內(nèi)容包括電磁輻射和電磁場等。
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象，這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的，在學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)透徹分析電磁學(xué)的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系，不能孤立地、分散地學(xué)習(xí)。
對此，應(yīng)從以下三個(gè)方面來認(rèn)真分析。
1. 電磁學(xué)的兩種研究方式。
整個(gè)電磁學(xué)的研究是以“場”和“路”兩個(gè)途徑進(jìn)行的，這兩種方式均在高中教材里體現(xiàn)出來。
只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系，才能有計(jì)劃、有目的地增強(qiáng)思維能力。
場的方法是研究電磁學(xué)的一般方法。
場是物質(zhì)，是物質(zhì)的相互作用的特殊方式。
中學(xué)物理的電磁學(xué)部分完全可用場的概念統(tǒng)帥起來：靜電場、恒定電場、恒定磁場、靜磁場、迅變電磁場等，組成一個(gè)關(guān)于場的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括中學(xué)物理電學(xué)部分的內(nèi)容。
“路”是“場”的一種特殊情況。
中學(xué)物理以“路”為線的大骨架可理順為：靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等。
“場”和“路”之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。
麥克斯韋方程是電磁場的普遍規(guī)律，是以“場”為基礎(chǔ)的。
“場”是電磁運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)，因此可以說“場”是實(shí)質(zhì)，“路”是方法。
2. 物理知識規(guī)律。
物理知識的規(guī)律體現(xiàn)為一系列物理基本概念、定律和原理的規(guī)律，以及它們的相互聯(lián)系。
物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復(fù)觀察和多次實(shí)驗(yàn)，掌握了充分可靠的事實(shí)之后，進(jìn)行分析和比較，找出它們相互之間存在著的關(guān)系，并把這些關(guān)系用定律的形式表達(dá)出來。
物理定律的形成也是在物理概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。
但是，物理定律并不是絕對準(zhǔn)確的，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性，因此其適用范圍有一定的局限性。
庫侖定律是重要的物理規(guī)律。
庫侖定律的實(shí)驗(yàn)是在空氣中做的，其結(jié)果跟在真空中相差很小。
其適用范圍只適用于點(diǎn)電荷，即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計(jì)的情況。
歐姆定律是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，對金屬導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電適用，但對氣體導(dǎo)電是不適用的。
歐姆定律的運(yùn)用有對應(yīng)關(guān)系。
電阻是電路的物理性質(zhì)，適用于溫度不變時(shí)的金屬導(dǎo)體。
“磁場”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性，用研究電場的方法進(jìn)行類比，可以較好地解決磁場和磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。
“電磁感應(yīng)”這一章，重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。
在這部分知識中，能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是將各知識點(diǎn)串起來的主線。
本章以電流、磁場為基礎(chǔ)，它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的重要方面，是進(jìn)一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ)。
電磁感應(yīng)的重點(diǎn)和核心是感應(yīng)電動(dòng)勢。
運(yùn)用楞次定律不僅可判斷感應(yīng)電流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎(chǔ)上結(jié)合電磁感應(yīng)的理論和實(shí)踐，進(jìn)一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場，對場的認(rèn)識又上升了一步。
麥克斯韋的電磁場理論總結(jié)了電磁場的規(guī)律，同時(shí)也把波動(dòng)理論從機(jī)械波推進(jìn)到電磁波，而對物質(zhì)的波動(dòng)性的認(rèn)識提高了一步。
3. 通過電磁場在各方面表現(xiàn)的物質(zhì)屬性，在學(xué)習(xí)中建立“世界是物質(zhì)的”的觀點(diǎn)。
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。
大量實(shí)驗(yàn)證明在電荷的周圍存在電場，每個(gè)帶電粒子都被電場包圍著。
電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用。
運(yùn)動(dòng)電荷的周圍除了電場外還存在著另一種場――磁場。
磁體的周圍也存在著磁場。
磁場也是一種客觀存在的物質(zhì)。
磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用。
現(xiàn)在，科學(xué)實(shí)驗(yàn)和廣泛的生產(chǎn)實(shí)踐完全肯定了場的觀點(diǎn)，并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨(dú)立存在，電磁場是物質(zhì)的一種形態(tài)。
運(yùn)動(dòng)的電荷(電流)產(chǎn)生磁場，磁場對其它運(yùn)動(dòng)的電荷(電流)有磁場力的作用。
所有磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷(電流)之間是通過磁場而發(fā)生作用的。
麥克斯韋用場的觀點(diǎn)分析了電磁現(xiàn)象，得出結(jié)論：任何變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，任何變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。
按照這個(gè)理論，變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一場，這就是電磁場。
電磁場由近及遠(yuǎn)的傳播就形成電磁波。
從場的觀點(diǎn)來闡述路。
電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流。
產(chǎn)生電流的條件有兩個(gè)：一是存在可自由移動(dòng)的電荷;二是存在電場。
導(dǎo)體中電流的方向總是沿著電場的方向，從高電勢處指向低電勢處。
導(dǎo)體中的電流是帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的特例，即導(dǎo)體中形成電流時(shí)，它的本身要形成電場又要提供自由電荷。
當(dāng)導(dǎo)體中電勢差不存在時(shí)，電流也隨之而終止。
二、以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終，使知識學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)融合于一體
1. 場的客觀存在及其物質(zhì)性是電磁學(xué)學(xué)習(xí)中一個(gè)極為重要的問題。
場是學(xué)好電磁學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
電場強(qiáng)度、電勢、磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映電、磁場是物質(zhì)的實(shí)質(zhì)性概念。
電場線、磁感線是形象地描述場分布的一種手段，要進(jìn)行比較，找出兩種力線的共性和區(qū)別以加強(qiáng)對場的理解。
2. 電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運(yùn)動(dòng)的電荷、電流有力的作用。
認(rèn)識場和受場作用這兩類問題的聯(lián)系與區(qū)別，比如場不是力、電勢不是能等。
場中不同位置場的強(qiáng)弱不同，可用受場力者受場力的大小(方向)跟其特征物理量的比值來描述場的強(qiáng)弱程度。
在電場中用電場力做功，說明場具有能量。
通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能，離開了電場就談不上電荷的電勢能了。
3. 認(rèn)真做好演示實(shí)驗(yàn)，使場抽象的概念形象化。
演示實(shí)驗(yàn)是非常重要的措施。
把各種實(shí)驗(yàn)做好，不僅易于接受知識和掌握知識，也是基本技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練。
自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，從實(shí)驗(yàn)觀察和現(xiàn)象分析中來發(fā)展思維能力。
從物理學(xué)的特點(diǎn)與對中學(xué)物理教學(xué)提出的要求來看，應(yīng)著力培養(yǎng)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力，使知識的傳授和能力的培養(yǎng)統(tǒng)一在使自己真正掌握科學(xué)知識體系上。
4. 培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)物理知識去分析和解決問題的能力。
學(xué)習(xí)電磁學(xué)首先要抓住場和路這兩個(gè)方面，正確理解基本概念，切實(shí)掌握基本規(guī)律。
在此基礎(chǔ)上還應(yīng)該注意有關(guān)綜合題的解法。
解答綜合題時(shí)，首先應(yīng)搞清不同的運(yùn)動(dòng)形式或不同的物理過程是怎樣聯(lián)系在一起的。
一般聯(lián)系渠道有兩條：一是力，二是能，從而形成兩條解題思路。
從力的角度考慮，全面分析受力情況(三種性質(zhì)的力和電磁場力)并和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變聯(lián)系起來。
從能的角度來考慮，緊緊扣住能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，從而認(rèn)識能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的正確性和普遍性。
明確：能量的不同形式，就是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的不同形式;能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式就是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式;能量不能創(chuàng)生也不能消滅，就是運(yùn)動(dòng)的不可消滅性。
總之，物理電磁學(xué)的學(xué)習(xí)既能發(fā)展智力，又能培養(yǎng)能力。
只有運(yùn)用科學(xué)的方法，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力的培養(yǎng)，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，才能真正學(xué)好電磁學(xué)。
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