電磁學(xué)解題中模型法的巧用

侯政男

摘 要：在高中物理課程當(dāng)中，電磁學(xué)是重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但是由于該部分知識較為抽象，所以很多高中生難以保證解題速度與解題質(zhì)量。本文簡要就模型法概念進(jìn)行分析，并以此為基礎(chǔ)探討了如何利用模型法進(jìn)行實(shí)際的電磁學(xué)問題解決。以期提高我們廣大的高中生應(yīng)用模型法在電磁學(xué)中解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：電磁學(xué)；模型法；解體應(yīng)用

物理電磁學(xué)問題大都較為復(fù)雜和抽象，若在進(jìn)行實(shí)際問題解決時采用直接分析與計(jì)算的方式來解決，可能會造成難以確定問題解決關(guān)鍵點(diǎn)，從而造成問題解決速度與質(zhì)量都較為低下。模型法是高中物理課程中的重要學(xué)習(xí)思想，其不僅能幫助我們高中生進(jìn)行知識理解，同時還能在電磁學(xué)問題解決中發(fā)揮重要的應(yīng)用價值，是我們高中生必要掌握的問題的分析方法。

一、模型法概念分析

我們高中生在學(xué)習(xí)物理電磁學(xué)知識時，大都能就基礎(chǔ)概念進(jìn)行理解，但是在實(shí)際電磁學(xué)問題解決中卻難以實(shí)現(xiàn)知識的靈活運(yùn)用，無法準(zhǔn)確的找到問題解決關(guān)鍵。針對這種情況，我們就可在實(shí)際問題解決時運(yùn)用模型法來實(shí)現(xiàn)問題處理，這主要是由于大多數(shù)的電磁學(xué)題目都是建立在模型轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)置的。我們可以首先就題目題型本身進(jìn)行歸納與分析，并以個人理解為基礎(chǔ)進(jìn)行所學(xué)電磁學(xué)知識的代入，從而實(shí)現(xiàn)問題的快速解決。但是由于電磁學(xué)本身涉及的模型較多，所以我們在實(shí)際問題解決時應(yīng)當(dāng)明確模型的具體使用范圍，避免出現(xiàn)混合模型使用的情況。

高中電磁學(xué)中的常見模型主要包括以下幾種。其一，平行通電導(dǎo)電模型。高中電磁學(xué)中的常見模型主要包括以下幾種。其一，平行通電導(dǎo)電模型。該模型主要是針對“同向通電直線導(dǎo)線會發(fā)生相互吸引，相反則會相互排斥?！边@一知識點(diǎn)而言的。為避免該知識內(nèi)容與電荷、磁鐵之間的相互排斥知識混淆，其可將同向的通電導(dǎo)向比作“同性戀”，建立相應(yīng)的模型，提高對該知識內(nèi)容的印象。

其二，磁鐵與導(dǎo)線的轉(zhuǎn)換法模型。通電導(dǎo)體跟磁體一樣，周圍也存在著磁場，這一現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)，判定通電螺線管周圍磁場的方向時，可用安培定則，即用右手握住螺線管，讓四指彎曲且與螺線管中的電流方向一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極。于是我們可以把通有定向電流的導(dǎo)轉(zhuǎn)換為磁鐵來進(jìn)行研究，在這樣的轉(zhuǎn)換模型當(dāng)中，我們可更加直觀的就磁鐵與導(dǎo)線的作用力關(guān)系進(jìn)行分析，方便解題。

二、模型法在實(shí)際電磁學(xué)問題解決中的應(yīng)用

（一）“同性戀”模型的實(shí)際應(yīng)用分析

例1：把帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b通過同心共面的方式進(jìn)行放置，當(dāng)小環(huán)a以原點(diǎn)為中心在平面內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，則金屬圓環(huán)b中存在感應(yīng)電流且方向?yàn)轫槙r針方向，并不斷的進(jìn)行收縮。分析絕緣圓環(huán)的磁場方向與運(yùn)行變化。

我們在就該問題進(jìn)行解決時，應(yīng)當(dāng)采用“同性戀”模型進(jìn)行分析與解決。小環(huán)a轉(zhuǎn)動時相當(dāng)于電流，因?yàn)樾…h(huán)b中電流方向?yàn)轫槙r針，根據(jù)“同性戀”模型的原理，二者電流方向應(yīng)相同，故a為順時針。且b不斷地收縮，我們可以知道b內(nèi)的磁通量在減少，即a的電流大小在不斷減少。同時根據(jù)右手定則我們可以判斷，絕緣圓環(huán)a做順時針減速運(yùn)動，a內(nèi)部的磁場方向垂直紙面向里。

（二）磁鐵轉(zhuǎn)換為導(dǎo)線模型的應(yīng)用

例2：在某蹄型磁鐵上方放置一直導(dǎo)線，蹄形磁鐵左端為S極，右端為N極，并且保證該導(dǎo)線可實(shí)現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)，判斷若在導(dǎo)線中通入電流，且電流方向由左到右，則該導(dǎo)線的實(shí)際運(yùn)動方式為？

我們在就這一問題進(jìn)行解決時，可通過電流元法進(jìn)行分析，即將該直線電流進(jìn)行劃分，使其成為AO`、O`O以及OB三個小的電流元，其中O`O段中的實(shí)際電流方向與其所處的磁場方向不同向，所以不會受到來自安培力所提供的作用力。通過左手定理進(jìn)行分析可知，直線電流AO`段所受到的安培力的實(shí)際方向垂直于平面，且方向向外，而OB段則與之相反。由上述可判斷該導(dǎo)線會發(fā)生運(yùn)動，且運(yùn)動方向表示為順時針反向的旋轉(zhuǎn)。同時，當(dāng)該導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)經(jīng)過90度時，其會在安培力的作用下出現(xiàn)逐漸的旋轉(zhuǎn)下降。

以上問題分析方式在實(shí)際應(yīng)用過程中雖然也能達(dá)到問題解決，但其所需通過的分析過程較多且復(fù)雜，不僅會造成問題解決時間的浪費(fèi)，同時還可能出現(xiàn)分析失誤。我們在該問題解決時，可將磁鐵轉(zhuǎn)換為導(dǎo)線，從而實(shí)現(xiàn)快速地解決問題。就以上題目為例，我們可將題目中的蹄型磁鐵轉(zhuǎn)換成和紙面相互垂直，且方向向外的導(dǎo)線，將原本較為復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)變成需要就通電導(dǎo)線之間的相互作用關(guān)系進(jìn)行分析的題目，相對原問題更加簡單?？芍苯优袛喑鰧?dǎo)線將會以順時針旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行運(yùn)動，同時，運(yùn)動方向?yàn)橄蛳?。而在該轉(zhuǎn)化模型運(yùn)用的基礎(chǔ)上，還可充分結(jié)合“同性戀”模型進(jìn)行問題分析，減少問題分析所用時間。此外，該問題解決方式在電磁學(xué)問題中的應(yīng)用能切實(shí)提升高中生的學(xué)習(xí)積極性與學(xué)習(xí)自信心。

三、結(jié)束語

模型法相比于一般方法解題要迅速很多，可以將抽象的概念轉(zhuǎn)化為具有物理意義的模型，輔助理解題意，也可以構(gòu)建思維模式，對解題是十分有好處的。所以說我們高中生應(yīng)該在平常做題的時候勤總結(jié)模型概念，勤使用模型方法，形成一種化抽象為具體的意識，切實(shí)提升個人對模型法的應(yīng)用熟練度，充分發(fā)揮模型法在問題解決中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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