大學物理電磁學課程小論文

1、可編輯淺談如何學好大學物理中的電磁學【摘要】電磁運動是物質(zhì)的又一種基本運動形式，電磁相互作用是自然界已知的四種基本相互作用之一，也是人們認識得較深入的一種相互作用。在日常生活和生產(chǎn)活動中，在對物質(zhì)結構的深入認識過程中，都要涉及電磁運動。因此，理解和掌握電磁運動的基本規(guī)律，在理論上和實際上都有及其重要的意義，這也就是我們所說的電磁學。簡要概括了學習物理學的意義，詳細論述了如何學好大學物理中的電磁學?！娟P鍵詞】物理學；電磁學；高斯定理；安培環(huán)路定理【正文】一、 引言物理學是關于自然界最基本形態(tài)的科學， 是一切自然科學的基礎，處于諸多自然科學學科的核心地位物理學的發(fā)展，廣泛而直接地推動著技術的革命和

2、社會的文明。物理是一門基礎學科，初中、高中均開有物理課，一般包括力學、熱學、電磁學等部分。 在中學時，只限于讓同學們了解物理中的最基本內(nèi)容，一些公式、定理是直接給出，如電磁學中的楞次定律就是直接給出的。 而進入大學后，大學物理仍然是包括力學、熱學、電磁學等部分，但是內(nèi)容加深了許多，更注重的是推導過程，而不是結論。 電磁學部分牽涉的內(nèi)容更加廣泛，了解電磁學簡史是十分必要的。 電磁學知識從公元前數(shù)百年古希臘人發(fā)現(xiàn)琥珀吸引草屑和磁石吸引磁鐵開始到麥克斯韋方程組的建立，再到當今場論的進一步發(fā)展，使得電磁學史相當龐大復雜。因此，有選擇性地了解電磁學史對學好電磁學可以達到事倍功半的效果。電磁學是物理學的一

3、個分支，是物理學中非常重要的內(nèi)容。電學與磁學領域有著緊密關系，廣義的電磁學可以說是包含電學和磁學，但狹義來說是一門探討電性與磁性交互關系的學科。主要研究電磁波，電磁場以及有關電荷，帶電物體的動力學等等。二、 基本原理電場和磁場中的一些基本概念，在中學物理中，我們已經(jīng)很熟悉了，如靜電場、穩(wěn)恒磁場等。 對于大學物理中的電磁學部分，最重要的是麥克斯韋方程組， 而我們在解題時用到最多的是其中兩個定理，即電場中的高斯定理和磁場中的安培環(huán)路定理，深刻理解這兩定理的物理意義是學好大學物理中的電磁學部分的關鍵。靜電場的高斯定理為， 這一公式左邊是電場強度的通量，但更多的時候是用來求電場強度。點電荷的場強公式是

4、用來求點電荷周圍的場強。當電荷是面分布或者是體分布且具有很強的對稱性時，再應用點電荷的場強公式已經(jīng)很難了，而如果用高斯定理就很容易求出場強。 對于高斯定理的應用，關鍵是作出正確合理的高斯面。 高斯定理方程中左邊是矢量點乘的積分，這就要求先把矢量積分轉化為標量積分， 也即場強的方向與高斯面法線方向是特殊角，而且要求高斯面上各點的場強 E 大小相等，這樣才能把場強 E移到積分號外，從而求出場強 E 。對于磁場中的安培環(huán)路定理 ，方程左邊是磁場強度環(huán)流，當磁場分布具有某種對稱性時，常用來求磁感應強度。 雖然畢奧 - 薩伐爾定律可用來其任一電流元在空間某點的磁感應強度，但是經(jīng)常會遇到數(shù)學上的積分困難，

5、而當體系的對稱性很高時，利用安培環(huán)路定理求磁感應強度就容易的多。 應用安培環(huán)路定理時，最關鍵的是選取合適的回路， 使方程左邊的矢量點乘積分轉化為標量積分，要求所選回路上各點 B 是相等的以便能移到積分號外。 深刻理解這兩個定理的物理意義，掌握他們的適用范圍是學好電磁學的關鍵。三、 應用1、 指南針指南針是用以判別方位的一種簡單儀器。指南針的前身是中國古代四大發(fā)明之一的司南。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉動的磁針。磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上。磁針的北極指向地理的北極，利用這一性能可以辨別方向。常用于航海、大地測量、旅行及軍事等方面。地球是個大磁體，其地磁南極在地理北極附

6、近，地磁北極在地理南極附近。指南針在地球的磁場中受磁場力的作用，所以會一端指南一端指北。2、 電磁爐 電磁爐作為廚具市場的一種新型灶具。它打破了傳統(tǒng)的明火烹調(diào)方式采用磁場感應電流（又稱為渦流）的加熱原理，電磁爐是通過電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場、當用含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時，鍋具即切割交變磁力線而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流（即渦流），渦流使鍋具鐵原子高速無規(guī)則運動，原子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能（故：電磁爐煮食的熱源來自于鍋具底部而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導給鍋具，所以熱效率要比所有炊具的效率均高出近1倍）使器具本身自行高速發(fā)熱，用來加熱和烹飪食物，從而達到煮食的目的。具有升溫快、熱效率高、

7、無明火、無煙塵、無有害氣體、對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱輻射、體積小巧、安全性好和外觀美觀等優(yōu)點，能完成家庭的絕大多數(shù)烹飪?nèi)蝿?。因此，在電磁爐較普及的一些國家里，人們譽之為“烹飪之神”和“綠色爐具”。電磁爐工作過程中熱量由鍋底直接感應磁場產(chǎn)生渦流來產(chǎn)生的，因此應該選擇對磁敏感的鐵來作為炊具，由于鐵對磁場的吸收充分、屏蔽效果也非常好，這樣減少了很多的磁輻射，所以鐵鍋比其他任何材質(zhì)的炊具也都更加安全。此外，鐵是對人體健康有益的物質(zhì)，也是人體長期需要攝取的必要元素。3、 電磁起重機 電磁起重機是利用電磁原理搬運鋼鐵物品的機器。電磁起重機的主要部分是磁鐵。接通電流，電磁鐵便把鋼鐵物品牢牢吸住，吊運到指定的地方。

8、切斷電流，磁性消失，鋼鐵物品就放下來了。電磁起重機使用十分方便，但必須有電流才可以使用，可以應用在廢鋼鐵回收部門和煉鋼車間等。利用電磁鐵來搬運鋼鐵材料的裝置叫做電磁起重機。電磁起重機能產(chǎn)生強大的磁場力，幾十噸重的鐵片、鐵絲、鐵釘、廢鐵和其他各種鐵料，不裝箱不打包也不用捆扎，就能很方便地收集和搬運，不但操作省力，而且工作簡化了。裝在木箱中的鋼鐵材料和機器可以同樣搬運。起重機工作時，只要電磁鐵線圈里電流不停，被吸起的重物就不會落下，看不見的磁力比堅固的鏈條的可靠。4、 電磁繼電器 電磁繼電器一般由電磁鐵,銜鐵,彈簧片,觸點等組成的，其工作電路由低壓控制低壓電路和高壓工作電路兩部分構成。只要在線圈兩

9、端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。 四、 結論 就物理課程而言，中學物理通常是提一下物理概念，給出相關定律和公式，只要求同學們記住公式、定律，會套用公式求解

10、一些相關題就可以了。而大學則會對每個定律、定理和重點公式進行詳細推導，并且要求同學們能具體掌握其物理思想和解決問題的方法。要真正學好大學物理，其首要的任務是端正學風，培養(yǎng)一個良好的自主性學習習慣。將大學所學新知識與中學所學知識比較是學好大學物理中的電磁學行之有效的方法。在中學物理中，討論更多的是靜電場、穩(wěn)恒磁場，公式、定理淺顯易懂，而在大學物理中，研究對象是變化的電場、變化的磁場，轉變思想觀念將大學物理中的電磁學與中學物理中的電磁學比較是學好大學物理中電磁學的前提。數(shù)學是物理的基礎，數(shù)學是研究物理學的工具。 因此，在掌握以上三點后，學好大學物理中的電磁學還需要具備扎實的高等數(shù)學的基本知識。 中學階段應用初等數(shù)學知識描述基本電磁現(xiàn)象大學階段要求對電磁現(xiàn)象的本質(zhì)進行深入分析和探討， 廣泛用到了高等數(shù)學知識，特別是積分知識的應用。電磁學是大學物理中學習內(nèi)容最多，也是同學們學習時困難最大的部分。主要原因是電磁學比較抽象、高數(shù)應用又較難。這