大學(xué)物理電磁學(xué)課程小論文

1、可編輯淺談如何學(xué)好大學(xué)物理中的電磁學(xué)【摘要】電磁運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的又一種基本運(yùn)動(dòng)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(rèn)識(shí)得較深入的一種相互作用。在日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)中，在對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的深入認(rèn)識(shí)過(guò)程中，都要涉及電磁運(yùn)動(dòng)。因此，理解和掌握電磁運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，在理論上和實(shí)際上都有及其重要的意義，這也就是我們所說(shuō)的電磁學(xué)。簡(jiǎn)要概括了學(xué)習(xí)物理學(xué)的意義，詳細(xì)論述了如何學(xué)好大學(xué)物理中的電磁學(xué)?！娟P(guān)鍵詞】物理學(xué)；電磁學(xué)；高斯定理；安培環(huán)路定理【正文】一、 引言物理學(xué)是關(guān)于自然界最基本形態(tài)的科學(xué)， 是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)，處于諸多自然科學(xué)學(xué)科的核心地位物理學(xué)的發(fā)展，廣泛而直接地推動(dòng)著技術(shù)的革命和

2、社會(huì)的文明。物理是一門基礎(chǔ)學(xué)科，初中、高中均開有物理課，一般包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等部分。 在中學(xué)時(shí)，只限于讓同學(xué)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(xué)中的楞次定律就是直接給出的。 而進(jìn)入大學(xué)后，大學(xué)物理仍然是包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等部分，但是內(nèi)容加深了許多，更注重的是推導(dǎo)過(guò)程，而不是結(jié)論。 電磁學(xué)部分牽涉的內(nèi)容更加廣泛，了解電磁學(xué)簡(jiǎn)史是十分必要的。 電磁學(xué)知識(shí)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(dāng)今場(chǎng)論的進(jìn)一步發(fā)展，使得電磁學(xué)史相當(dāng)龐大復(fù)雜。因此，有選擇性地了解電磁學(xué)史對(duì)學(xué)好電磁學(xué)可以達(dá)到事倍功半的效果。電磁學(xué)是物理學(xué)的一

3、個(gè)分支，是物理學(xué)中非常重要的內(nèi)容。電學(xué)與磁學(xué)領(lǐng)域有著緊密關(guān)系，廣義的電磁學(xué)可以說(shuō)是包含電學(xué)和磁學(xué)，但狹義來(lái)說(shuō)是一門探討電性與磁性交互關(guān)系的學(xué)科。主要研究電磁波，電磁場(chǎng)以及有關(guān)電荷，帶電物體的動(dòng)力學(xué)等等。二、 基本原理電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的一些基本概念，在中學(xué)物理中，我們已經(jīng)很熟悉了，如靜電場(chǎng)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)等。 對(duì)于大學(xué)物理中的電磁學(xué)部分，最重要的是麥克斯韋方程組， 而我們?cè)诮忸}時(shí)用到最多的是其中兩個(gè)定理，即電場(chǎng)中的高斯定理和磁場(chǎng)中的安培環(huán)路定理，深刻理解這兩定理的物理意義是學(xué)好大學(xué)物理中的電磁學(xué)部分的關(guān)鍵。靜電場(chǎng)的高斯定理為， 這一公式左邊是電場(chǎng)強(qiáng)度的通量，但更多的時(shí)候是用來(lái)求電場(chǎng)強(qiáng)度。點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式是

4、用來(lái)求點(diǎn)電荷周圍的場(chǎng)強(qiáng)。當(dāng)電荷是面分布或者是體分布且具有很強(qiáng)的對(duì)稱性時(shí)，再應(yīng)用點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式已經(jīng)很難了，而如果用高斯定理就很容易求出場(chǎng)強(qiáng)。 對(duì)于高斯定理的應(yīng)用，關(guān)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(diǎn)乘的積分，這就要求先把矢量積分轉(zhuǎn)化為標(biāo)量積分， 也即場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) E 大小相等，這樣才能把場(chǎng)強(qiáng) E移到積分號(hào)外，從而求出場(chǎng)強(qiáng) E 。對(duì)于磁場(chǎng)中的安培環(huán)路定理 ，方程左邊是磁場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)流，當(dāng)磁場(chǎng)分布具有某種對(duì)稱性時(shí)，常用來(lái)求磁感應(yīng)強(qiáng)度。 雖然畢奧 - 薩伐爾定律可用來(lái)其任一電流元在空間某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，但是經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)學(xué)上的積分困難，

5、而當(dāng)體系的對(duì)稱性很高時(shí)，利用安培環(huán)路定理求磁感應(yīng)強(qiáng)度就容易的多。 應(yīng)用安培環(huán)路定理時(shí)，最關(guān)鍵的是選取合適的回路， 使方程左邊的矢量點(diǎn)乘積分轉(zhuǎn)化為標(biāo)量積分，要求所選回路上各點(diǎn) B 是相等的以便能移到積分號(hào)外。 深刻理解這兩個(gè)定理的物理意義，掌握他們的適用范圍是學(xué)好電磁學(xué)的關(guān)鍵。三、 應(yīng)用1、 指南針指南針是用以判別方位的一種簡(jiǎn)單儀器。指南針的前身是中國(guó)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(zhuǎn)動(dòng)的磁針。磁針在地磁場(chǎng)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(cè)量、旅行及軍事等方面。地球是個(gè)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(chǎng)中受磁場(chǎng)力的作用，所以會(huì)一端指南一端指北。2、 電磁爐 電磁爐作為廚具市場(chǎng)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(chǎng)感應(yīng)電流（又稱為渦流）的加熱原理，電磁爐是通過(guò)電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場(chǎng)、當(dāng)用含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時(shí)，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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，原子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能（故：電磁爐煮食的熱源來(lái)自于鍋具底部而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導(dǎo)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(lái)加熱和烹飪食物，從而達(dá)到煮食的目的。具有升溫快、熱效率高、

7、無(wú)明火、無(wú)煙塵、無(wú)有害氣體、對(duì)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(diǎn)，能完成家庭的絕大多數(shù)烹飪?nèi)蝿?wù)。因此，在電磁爐較普及的一些國(guó)家里，人們譽(yù)之為“烹飪之神”和“綠色爐具”。電磁爐工作過(guò)程中熱量由鍋底直接感應(yīng)磁場(chǎng)產(chǎn)生渦流來(lái)產(chǎn)生的，因此應(yīng)該選擇對(duì)磁敏感的鐵來(lái)作為炊具，由于鐵對(duì)磁場(chǎng)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(duì)人體健康有益的物質(zhì)，也是人體長(zhǎng)期需要攝取的必要元素。3、 電磁起重機(jī) 電磁起重機(jī)是利用電磁原理搬運(yùn)鋼鐵物品的機(jī)器。電磁起重機(jī)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(yùn)到指定的地方。

8、切斷電流，磁性消失，鋼鐵物品就放下來(lái)了。電磁起重機(jī)使用十分方便，但必須有電流才可以使用，可以應(yīng)用在廢鋼鐵回收部門和煉鋼車間等。利用電磁鐵來(lái)搬運(yùn)鋼鐵材料的裝置叫做電磁起重機(jī)。電磁起重機(jī)能產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)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(yùn)，不但操作省力，而且工作簡(jiǎn)化了。裝在木箱中的鋼鐵材料和機(jī)器可以同樣搬運(yùn)。起重機(jī)工作時(shí)，只要電磁鐵線圈里電流不停，被吸起的重物就不會(huì)落下，看不見(jiàn)的磁力比堅(jiān)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(diǎn)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(gòu)成。只要在線圈兩

9、端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)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(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。 四、 結(jié)論 就物理課程而言，中學(xué)物理通常是提一下物理概念，給出相關(guān)定律和公式，只要求同學(xué)們記住公式、定律，會(huì)套用公式求解

10、一些相關(guān)題就可以了。而大學(xué)則會(huì)對(duì)每個(gè)定律、定理和重點(diǎn)公式進(jìn)行詳細(xì)推導(dǎo)，并且要求同學(xué)們能具體掌握其物理思想和解決問(wèn)題的方法。要真正學(xué)好大學(xué)物理，其首要的任務(wù)是端正學(xué)風(fēng)，培養(yǎng)一個(gè)良好的自主性學(xué)習(xí)習(xí)慣。將大學(xué)所學(xué)新知識(shí)與中學(xué)所學(xué)知識(shí)比較是學(xué)好大學(xué)物理中的電磁學(xué)行之有效的方法。在中學(xué)物理中，討論更多的是靜電場(chǎng)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)，公式、定理淺顯易懂，而在大學(xué)物理中，研究對(duì)象是變化的電場(chǎng)、變化的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)變思想觀念將大學(xué)物理中的電磁學(xué)與中學(xué)物理中的電磁學(xué)比較是學(xué)好大學(xué)物理中電磁學(xué)的前提。數(shù)學(xué)是物理的基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)是研究物理學(xué)的工具。 因此，在掌握以上三點(diǎn)后，學(xué)好大學(xué)物理中的電磁學(xué)還需要具備扎實(shí)的高等數(shù)學(xué)的基本知識(shí)。 中學(xué)階段應(yīng)用初等數(shù)學(xué)知識(shí)描述基本電磁現(xiàn)象大學(xué)階段要求對(duì)電磁現(xiàn)象的本質(zhì)進(jìn)行深入分析和探討， 廣泛用到了高等數(shù)學(xué)知識(shí)，特別是積分知識(shí)的應(yīng)用。電磁學(xué)是大學(xué)物理中學(xué)習(xí)內(nèi)容最多，也是同學(xué)們學(xué)習(xí)時(shí)困難最大的部分。主要原因是電磁學(xué)比較抽象、高數(shù)應(yīng)用又較難。這