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    類比法在電磁場教學中的應用

    2013-06-01 00:55:40江海鋒
    池州學院學報 2013年3期
    關鍵詞:靜電場電磁場定律

    江海鋒

    (池州學院 機械與電子工程系,安徽 池州 247000)

    新版的普通高?!笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材《電磁場與電磁波》[1]在章節(jié)的編排上具有很多優(yōu)點,其中矢量分析作為章節(jié)的開篇幫助初學者進一步熟悉和鞏固必須的基礎性的數(shù)學技巧。隨后的幾章由淺入深介紹了有關靜電場、靜磁場以及電磁相互作用的基本規(guī)律以及應用發(fā)展。在課堂教學中,按照編者的思路進行講授指導,一般情況下會獲得較好的教學效果。

    相對以往的電磁場方面的教材[2],這本書在難度上有了一定程度的削減,對于應用性本科院校的學生而言,這往往是有益的。但是正因為學生的理論基礎較弱,所以僅僅選擇一本合適的教材是不夠的,還需要授課教師在課堂教學上采取更多便于理解的方法[3-5]。結合本人在這門課程上的講授經(jīng)驗以及學生的課堂反映,我覺得除了按部就班的講授知識點,更重要的是需要突出類比的思路,這樣學生可以更好更輕松的掌握電磁規(guī)律。下面就教學中的一些應用實例做初步的分析:

    1 庫侖定律與安培力定律的類比

    庫倫定律是由法國科學家?guī)靷愒?785年通過“扭秤實驗”總結出來的實驗定律,其數(shù)學表達式是:

    安培力定律是法國物理學家安培在1820年通過測量載流回路間作用力總結出的表示靜磁場作用的實驗定律,公式為:

    公式中的參量,教材中已有說明,這里不再贅述。上式如用電流元來表示,則為:

    這表示電磁場的作用力總可以表示成元與場強的乘積,其中靜電場的元是電荷,靜磁場的元是電流。需要區(qū)別的僅僅是乘積的性質(zhì)(常量與矢量,以及矢量與矢量)。在場強表達式中,電、磁影響與距離都滿足平方反比關系。

    2 靜電場與恒定電場性質(zhì)類比

    首先我們知道,靜電場、靜磁場或恒定電場的相關性質(zhì)都是由2種場矢量來描述的,若歸根結底,考慮這兩種矢量間的定量關系,那性質(zhì)又都是由某一種場矢量來決定,比如:靜電場的和(=ε);靜磁場的和(=μ);恒定電場→的和(→=σ)。

    其次,靜電場的定義是指靜止的電荷,在電量(或電荷密度)保持不變的情況下所激發(fā)的電場,它所滿足的微分方程為:

    3 靜磁場矢量位與時變場矢量位類比

    4 有源與無源空間中電磁性質(zhì)類比

    5 結論

    在電磁場課程的教學過程中,通過對教材知識體系的把握以及授課過程中學生的反饋,個人覺得類比法對于幫助學生掌握電磁場的客觀規(guī)律,提高教學質(zhì)量非常重要。本文僅從一些小的事例出發(fā)剖析類比法的思路、應用,在于拋磚引玉,讓更多更好的課堂教學方法融匯進來。

    [1]謝處方,饒克謹.電磁場與電磁波[M].4版.北京:高等教育出版社,2006.

    [2]郭碩鴻.電動力學[M].3版.北京:高等教育出版社,2008.

    [3]陳瑞安.新課標理念下的高中物理探究式實驗教學[J].技術物理教學,2012(4):2-4.

    [4]孫菊英.高中物理教學中情感滲透探析[J].考試周刊,2012(73):148.

    [5]居石磊.例談類比法概念學習策略及反思[J].湖南中學物理,2012(10):34.

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