彭博欣 華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)

高中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過(guò)程中，常常會(huì)碰到電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)問(wèn)題，其不但是物理知識(shí)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，還是物理知識(shí)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)問(wèn)題?，F(xiàn)代高中學(xué)生，常常將磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度混淆，并且在遇到電場(chǎng)強(qiáng)度問(wèn)題的時(shí)候，常常不知道如何下手。因此，下面就對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行了深入探討。

1 高中物理電場(chǎng)強(qiáng)度基本概念及其解題方式

1.1 電場(chǎng)強(qiáng)度的基本概念

在高中物理中，所謂的電場(chǎng)強(qiáng)度就是使用來(lái)表達(dá)電場(chǎng)強(qiáng)弱以及方向的一種物理量。大量實(shí)驗(yàn)證明，在電場(chǎng)里面的某一點(diǎn)，試探正電荷在此點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力和其帶電荷的比值是一個(gè)以及試探點(diǎn)電荷沒(méi)有關(guān)系的量。然后通過(guò)試探點(diǎn)電荷在此點(diǎn)受電場(chǎng)力方向就是電場(chǎng)方向，之前述比值為大小矢量定義成此點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度使用E進(jìn)行表述。根據(jù)界定，電場(chǎng)里面的某一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向可以通過(guò)采用試探點(diǎn)電荷在此點(diǎn)受電場(chǎng)力的電場(chǎng)方向進(jìn)行確定。電場(chǎng)強(qiáng)弱可以通過(guò)試探電荷所受力以及試探點(diǎn)電荷帶電量比值進(jìn)行確定。

1.2 電場(chǎng)強(qiáng)度解題的方式

在進(jìn)行高中物理學(xué)習(xí)的過(guò)程中，有關(guān)電場(chǎng)強(qiáng)度解題的方式大致可以劃分成這樣幾種類(lèi)型：也就是公式、圖像以及疊加方式。

第一，運(yùn)用圖像方法解決高中物理電場(chǎng)強(qiáng)度問(wèn)題。實(shí)際上，圖像方法是指采用E-X圖像以及φ-x圖像的意義解答的方式，在φ-x圖像里面，其切線(xiàn)的斜率大小就是此處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。打個(gè)比方，在空間中某一個(gè)靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸中，見(jiàn)圖1，x軸中的B點(diǎn)和C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度在方向中的分量分別為EBX和ECX,以下說(shuō)法準(zhǔn)確的應(yīng)該是哪一個(gè)？1.EBX的方向圍繞x軸正方向；2.EBX的大小比ECX大小要大一些；3.負(fù)電荷圍繞x軸由B轉(zhuǎn)移到C的時(shí)候，電場(chǎng)力先開(kāi)始做正功，然后開(kāi)始做負(fù)功；4.電荷在O點(diǎn)中所受到的電場(chǎng)力在x軸方向中的分量是最大的。

分析：在這個(gè)問(wèn)題里面，電場(chǎng)為非勻強(qiáng)的電場(chǎng)。首先，根據(jù)其方向分析和判斷，從電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)下降，可以了解到從O點(diǎn)分別指向x軸正方向與負(fù)方向。其次，x方向中的電場(chǎng)強(qiáng)度大小判斷出，從φ-x圖像切線(xiàn)的斜率是該位置電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，可以了解到從O點(diǎn)圍繞x軸正方向的電場(chǎng)強(qiáng)度由0逐步增加到最大且逐步變小。一樣的道理，從O點(diǎn)圍繞x軸負(fù)方向的電場(chǎng)強(qiáng)度由0逐步加大到最大且逐步變小；可以得到EBX大于ECX，因此O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是0，所以最后的正確答案是第二個(gè)選項(xiàng)與第三個(gè)選項(xiàng)。

第二，運(yùn)用公式方法解決高中物理電場(chǎng)強(qiáng)度問(wèn)題。采用公式法解決電場(chǎng)強(qiáng)度問(wèn)題，通常電場(chǎng)強(qiáng)度公式和適用條件應(yīng)當(dāng)有這樣幾個(gè)：首先為電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式子，可以將該公式適用在所有電場(chǎng)中。其次，為勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度以及電勢(shì)差的一種關(guān)系式子，僅僅可以使用在勻強(qiáng)電場(chǎng)中。最后，為真空內(nèi)點(diǎn)電荷生成電場(chǎng)強(qiáng)度的決定公式，僅僅適合使用在單獨(dú)的點(diǎn)電荷在空間中隨意一點(diǎn)生成的電場(chǎng)強(qiáng)度大小。

圖1

2 高中物理中磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系

2.1 磁場(chǎng)強(qiáng)度

所謂的磁場(chǎng)強(qiáng)度就是經(jīng)過(guò)類(lèi)比電場(chǎng)與磁場(chǎng)，在磁荷觀點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，是根據(jù)庫(kù)倫提出來(lái)的使用在描繪磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量。在多年以前，庫(kù)倫依據(jù)研究電場(chǎng)的方式，確定了磁庫(kù)倫定律，即兩個(gè)磁荷之間引力與斥力大小和其磁荷強(qiáng)度乘積是正比關(guān)系，和其之間的間距平方是反比關(guān)系，也就是F=Kqm1.qm2/r2。因此界定磁場(chǎng)內(nèi)某一點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度是H=F/qm，而F是試驗(yàn)磁荷qm在磁場(chǎng)內(nèi)某一點(diǎn)所受磁場(chǎng)力。所以，磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，數(shù)值中等于單位正磁荷在此點(diǎn)受的磁場(chǎng)力。

2.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的關(guān)系

實(shí)際上，在電磁學(xué)里面，將磁場(chǎng)強(qiáng)度看成是描繪磁場(chǎng)的輔助量，與此同時(shí)，僅僅在進(jìn)一步探討磁介質(zhì)里面的磁場(chǎng)性質(zhì)的時(shí)候才產(chǎn)生的。在真空中，假設(shè)存在一個(gè)電流，那么其四周空間一定會(huì)出現(xiàn)磁場(chǎng)，某一點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以被叫作H。如今，假設(shè)此電流并不存在真空中，存在充滿(mǎn)某一種材料的環(huán)境中，可將材料叫作磁介質(zhì)，如此就相當(dāng)于將磁場(chǎng)H添加到了某一種材料里面，材料遭受到磁場(chǎng)H的影響就會(huì)生成附加場(chǎng)。所以，將此過(guò)程叫作磁介質(zhì)磁化，也就是磁介質(zhì)產(chǎn)生了磁性，同時(shí)還生成了磁場(chǎng)。接著深入設(shè)想在磁場(chǎng)內(nèi)的該點(diǎn)放置上試探性的電流元，此時(shí)其所感覺(jué)到的是總磁場(chǎng)而非磁場(chǎng)H，試探電流元感覺(jué)到的磁場(chǎng)就是物理課本中所界定的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。因此，可以將磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度關(guān)系整理與歸納出來(lái)就是：第一，H為電流帶來(lái)的磁場(chǎng)，B為試探電流元所感覺(jué)到的磁場(chǎng)。第二，磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度關(guān)系的數(shù)學(xué)表述可以寫(xiě)為B(r)=H（r）=M（r），r代表的是空間位置中的某一個(gè)點(diǎn)。第三，H為外場(chǎng)，而B(niǎo)為總場(chǎng)，也就是磁感應(yīng)強(qiáng)度為電流生成的磁場(chǎng)H與磁介質(zhì)被磁化以后帶來(lái)的磁場(chǎng)M矢量和。

3 結(jié)束語(yǔ)

作為高中學(xué)生，在學(xué)習(xí)高中物理有關(guān)電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)知識(shí)的過(guò)程中，需要熟練掌握好電場(chǎng)強(qiáng)度的解題技巧，與此同時(shí)，正確區(qū)分磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度。如此一來(lái)，才能將電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)物理知識(shí)學(xué)好。

[1]王虎.淺談高中物理電學(xué)學(xué)習(xí)的心得[J].考試周刊,2018(16):153.

[2]顧健,陸建隆.“磁感應(yīng)強(qiáng)度”教學(xué)中的科學(xué)方法教育探討[J].物理之友,2016,32(06):5-7.