高中物理電磁學(xué)解題技巧

周笑翔

【摘要】電磁現(xiàn)象是自然界中存在的一種極為普遍的現(xiàn)象，在高中物理的教學(xué)中也占有極大的比例。高中物理電磁學(xué)部分包括電流現(xiàn)象、電磁輻射、電磁場等諸多內(nèi)容，同時，結(jié)合經(jīng)典的電磁運動規(guī)律來闡釋電能與動能、勢能間的相互轉(zhuǎn)化以及相關(guān)的應(yīng)用。高中物理電磁學(xué)是電磁物理的基礎(chǔ)，是為學(xué)生闡述諸多事物原理的部分，具有極其重要的作用。

【關(guān)鍵詞】高中物理 電磁學(xué) 解題技巧

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）01-0144-02

一、電磁學(xué)中“電路”的解題

1.動態(tài)直流電路分析

直流電路分析是電磁部分結(jié)構(gòu)相對簡單的部分，思考范圍也僅限于電路中，一般各種變量只與電路中原件有關(guān)，不涉及電磁場影響。

例如： 電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動變阻器R連接成如圖所示的電路。當(dāng)滑動變阻器的觸頭由中點滑向b端時，下列說法正確的是（ ）

A.電壓表和電流表讀數(shù)都增大

B.電壓表和電流表讀數(shù)都減小

C.電壓表讀數(shù)增大，電流表讀數(shù)減小

D.電壓表讀數(shù)減小，電流表讀數(shù)增大

本題考查變化電路電壓與電流變化趨勢，當(dāng)觸頭由中點滑向b端時，便是動態(tài)分析電路變化過程，電流隨電壓變化，因此我們解題時先考慮電壓變化過程，在變化過程中，閉合電路總電阻R總是逐漸增大的，因此電路總電流I是逐漸減小的，由此可以確定電阻R1電壓下降值為UR1、而電源內(nèi)部電壓下降值為Ur，二者均減??；而總電源電壓不變的情況下，可知電源外的電路電壓U與并聯(lián)電路電壓U′皆為逐漸增大。通過上題可以看出，電路中元件參數(shù)值變化，會引起電壓、電流、功率等數(shù)值的變化，解決這類問題涉及到的知識點細致且多，但直流電路問題一般不涉及不規(guī)律變化，在解題過程中建立宏觀空間思維與極限思維相結(jié)合的方式來思考便可順利解決問題。

2.非純電阻電路分析

非純電阻電路是指電路含有電動機、電解槽等裝置，與純電阻電路電能轉(zhuǎn)化方式較為簡單相比，非純電阻電路電能可以轉(zhuǎn)化為機械能、化學(xué)能等其他形式的能量。在轉(zhuǎn)化過程中，其電能及電路的電流、電壓、電功率有時會成非線性變化，學(xué)生的解題往往受到這些因素的干擾。

例如 汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗，如圖二所示，在打開車燈的情況下，電動機未啟動時電流表讀數(shù)為10A，電動機啟動時電流表讀數(shù)為58A，若電源電動勢為12.5 V、內(nèi)阻為0.05？贅， 電流表內(nèi)阻不計， 則因電動機啟動，車燈的電功率降低了（ ）

A. 35.8W B. 43.2W C. 48.2 W D. 76.8 W

解析：電動機未啟動時，U燈=E-I1r=12.5-10×0.05V=12V，電燈功率P燈=U燈I=120W。

在解決非純電阻電路的問題時，要先分析電路變化前后的穩(wěn)定狀態(tài)，如問題還需再進一步分析時再思考電路變化過程中的變化趨勢，再利用變化穩(wěn)定狀態(tài)驗證所判斷的趨勢是否正確。電動機是常用的設(shè)備，也是目前非純電阻電路考查的主要方向。

二、電磁學(xué)中“電磁”運動的解題

電磁運動是電場、磁場與物體相互作用的結(jié)果，在學(xué)習(xí)過程中，主要解決的問題是研究其帶來的運動形式，以及電、磁、運動之前的相互轉(zhuǎn)化過程，因此正確理解“兩兩相加產(chǎn)生第三方”這句原理就能正確解決問題。

1.電磁感應(yīng)充當(dāng)電源角色

電磁感應(yīng)最直接的效應(yīng)就是機械能轉(zhuǎn)化成電能，即充當(dāng)了電源的角色，但該電源的供電參數(shù)需要配合運動作用來進行計算。

例如：如圖三（a）所示，一個電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線與阻值為2R的電阻R1連結(jié)成閉合回路。線圈的半徑為r1。在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖三（b）所示。圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0。導(dǎo)線的電阻不計。求0至t1時間內(nèi)通過電阻R1上的電流大小和方向。

2.磁場內(nèi)帶電粒子的圓周運動問題

磁場內(nèi)的帶電粒子運動是常考項目，其在場內(nèi)的圓周運動可以與其他運動相結(jié)合演變成各類題目，其現(xiàn)實運用極為廣泛。

例如：如圖四所示真空中寬為d的區(qū)域內(nèi)有強度為B的勻強磁場方向如圖，質(zhì)量m帶電-q的粒子以與CD成θ角的速度V0垂直射入磁場中。要使粒子必能從EF射出，則初速度V0應(yīng)滿足什么條件？EF上有粒子射出的區(qū)域？

如圖四所示，帶電粒子在磁場內(nèi)做圓周運動，其半徑是根據(jù)速度來確定，當(dāng)速度很小時，圓周半徑也小，不考慮能量損失時，就會在磁場內(nèi)做半徑很小的圓周運動，當(dāng)速率增大后，軌道半徑逐漸增大，當(dāng)軌道與邊界相切時是從另一側(cè)射出的臨界狀態(tài)，如速率再增大，則粒子就會從另一側(cè)飛出，鑒于上述思路；對于射出區(qū)域，只要找出上下邊界即可。

帶電粒子在磁場內(nèi)的運動要抓住洛倫茲力的圓周特點，利用力學(xué)的圓周運動來進行計算分析。

三、結(jié)語

高中物理電磁學(xué)部分的問題往往結(jié)合著運動力學(xué)的性質(zhì)，因為電、磁、運動兩者存在方能產(chǎn)生第三方，缺一不可，因此要在運動力學(xué)方面要熟練掌握。此外，隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容及掌握知識逐漸增多，難度上升的同時，解決的思路也在逐漸的拓寬，可以利用能量等定律來多角度研究電、磁、運動的關(guān)系。高中物理的學(xué)習(xí)要特別注意空間思維與極限思維的培養(yǎng)，建立良好的宏觀的、全過程運動情況的分析能力，這樣才能使電磁學(xué)的學(xué)習(xí)與以往的力學(xué)等知識有機的結(jié)合起來，使物理學(xué)習(xí)達到一個良好的效果。

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