物理电磁学，如何活学活用拿高分？
来源：江南官网app下载 时间：2023-07-22
在我们的高中物理中，电磁学是等级考试的重要内容，其中楞次定律、法拉第电磁感应定律部分更是包括上海在内各省市高考的重点。
一百多年前，伟大的法拉第在无数次严谨详实的实验基础上归纳得出的电磁感应定律至今仍然深刻影响着我们生活的方方面面。
可对于很多学生来说，电磁学却是失分的“重灾区”，那么对于重要的电磁学部分，我们又该如何把握好它学习的方法与节奏呢？
今天在这篇文章中，我们就一起来探讨一下。
一、类比法在电磁学学习中的应用
（一）因果类比法的运用
因果类比法就是两个或两类类比对象存在相同或相似的因果关系，通过分析、联系、想象等思维方式将已知对象与学习对象之间建立类比关系，从而学习和掌握新的知识和规律。
比如，我们已经熟悉的由于重力场而形成一系列物理现象及规律，而电磁学中同样由于电场而形成一系列物理现象及规律。
两者引起的结果存在相似的因果关系，而重力场及其相关的物理知识是我们已经熟悉和掌握的，通过类比可以帮助我们有效掌握电场有关知识并形成有条理的知识体系。
由于重力场作用对地球周围物体产生引力——重力，重力的大小遵循万有引力定律；重力与物体自身质量之间存在关系——G=mg（由此引出重力加速度概念）；进一步推广，由于重力场作用而使物体存在重力势能，质量相同物体的相同重力势能点组成等高线，物体有向重力势能低的方向运动的趋势，由于存在重力势能差，所以，使水向重力势能低的方向运动而形成水流。
通过类比，我们可以很容易理解点电荷电场对其中的电荷产生引力——库仑力（在电场中叫电场力），库仑力的大小遵循库仑定律；电场力与电荷自身电量之间存在关系——F=qE（由此引出电场强度概念）。
同样类比可以掌握：由于电场作用而使其中电荷存在电势能，电量相同电荷的相同电势能点组成等势面，电荷有向电势能低的方向运动的趋势，由于存在电势差（即电压）使电荷向电势能低的方向运动形成电流。
（二）相似性类比法的运用
相似性类比法是指两个概念或知识点存在很大程度的交叉、重叠和相似关系，通过比较它们的异同，使知识链条更加清晰紧密。
比如，通过电荷在电场中所受力和在磁场中所受力的相似性类比，我们可以掌握它们之间的相同点和不同点：
1.在电场中受到电场力作用，电场力的存在、大小与电场强度及电荷所带电量有关、方向与电场方向相同或相反，与电荷运动与否及运动速度的大小、方向无关；而在磁场中只有速度与磁场方向不平行的运动电荷才能受到洛伦兹力作用，由洛伦兹力计算公式f=Bqvsinα可知其大小与电荷运动速度大小、方向均有关，方向始终与磁场方向和速度方向垂直。
2.从力的作用效果来看，电场力能对电荷做功，可以改变电荷的动能和速度、方向；而洛伦兹力不对电荷做功、不改变电荷动能，只能改变电荷的速度方向、不能改变速度。
3.在匀强电场中，运动电荷在电场力作用下运动轨迹为抛物线或直线；在匀强磁场中，垂直于磁场方向运动的电荷在洛伦兹力作用下所作的运动轨迹为圆弧。
二、归纳法在电磁学学习中的应用
(一）“增反减同”
口诀中的“增”和“减”是指通过闭合回路的磁通量的变化规律；“反”和“同”是引起感应电流方向的变化规律。
即通过闭合回路的磁通量比原来增加时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反（即抵消增加的磁通量）。
相反，当通过的磁通量比原来减少时，感应电流产生磁场方向与原磁场方向相同（即弥补减少的磁通量）。
这一规律也可用来判断线圈自感产生感应电流的变化规律。
（二）“来拒去留”
口诀中的“来”“去”是指引起磁通量变化的磁场的运动规律；“拒”“留”是产生感应电流磁场与原磁场的作用规律。
即由于磁场运动而引起通过闭合回路磁通量的变化，由此产生的感应电流会阻碍这种运动。
当原磁场靠近闭合回路时，感应电流产生的磁场与原磁场排斥；相反，则与原磁场吸引。
（三）“增缩减扩”
这是针对闭合回路大小可以随外力变化的情况而言的。
口诀中的“增”“减”是指通过闭合回路中磁通量的变化规律；“缩”“扩”是感应电流引起外力从而造成闭合回路面积大小变化的规律。
即当闭合回路原磁通量增大时，由于产生的感应电流在磁场中受到力的作用而使闭合回路的面积有收缩的趋势。
相反，当闭合回路的原磁通量减少时，闭合回路面积有扩大的趋势。
三、巧用右手定则判断有关物理量方向
（一）用安培定则代替左手定则
左手定则是用来判断通电导体或运动电荷在磁场中受力方向的。
定则中包含三个方向：磁场方向、电流或正电荷运动方向、电磁力（或洛伦兹力）方向。
我们不妨把电磁力这三个字拆开，“电”代表电流或正电荷运动方向、“磁”代表磁场方向、“力”代表电磁力（或洛伦兹力）方向，通过分析发现“电”“磁”“力”这三个方向之间与三维坐标x轴、y轴、z轴的正方向之间存在对应的一致规律——符合右手螺旋定则。
于是我们可以对左手定则作如下改进：伸开右手，使大拇指与其余四指垂直并和手掌在同一平面内，让四指指向电流或正电荷运动方向（相当于x轴），然后让四指指向磁场方向旋转弯曲（相当于由x轴向y轴方向旋转），大拇指所指的方向就是所要判断电磁力（或洛伦兹力）的方向。
（二）将左、右手定则 统一为新的右手定则
由于电磁力（洛伦兹力）方向总是与磁场方向和电流方向（正电荷运动方向）决定的平面垂直，而且在运用左、右手定则进行未知量方向判断时都是让磁力线垂直穿入手心。
我们可以将左、右手定则改进为如下新的右手定则：
判断电磁力（或洛伦兹力）方向：伸开右手，使大拇指与其余四指垂直并和手掌在同一平面内，让四指指向电流或正电荷运动方向，让四指弯曲成与手掌垂直并指向磁场方向，此时大拇指所指的方向就是所要判断电磁力（或洛伦兹力）的方向。
判断感应电流方向：开头操作与上面相同，只是让四指指向磁场中导体运动方向，同样让四指弯曲成与手掌垂直并指向磁场方向，此时大拇指所指的方向就是所要判断感应电流的方向
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