淺析電磁學教學中幾個要點的把握

電磁學是研究物質電磁運動規律的一門科學，電磁運動是比機械運動更高級、更復雜的運動，電磁理論是近代量子理論和現代技術的重要基礎，也是探索微觀世界的重要理論。因此，有必要對電磁學內容做一些分析。

一、電磁學的發展歷程

人類很早就認識了磁現象和電現象，我國在戰國末期就發現了磁鐵礦吸引鐵的現象，在東漢初期就有帶電的琥珀吸引輕小物體的記載。但是，人類對電磁現象的系統研究，卻是在歐洲文藝復興之后開展起來的，到19世紀才建立了完整的電磁學理論。在電磁學發展過程中，涌現了無數科學家通過科學假說、實驗驗證、理論分析等研究過程，一步步對自然規律進行揭示。其中比較典型的有：1785年庫侖定律的發現，使電學進入了定量研究階段，真正成為一門科學；1820年奧斯特電流磁效應的發現，揭示了電流能夠產生磁場；1821年安培的分子電流假說，揭示了磁現象的電本質；1831年法拉第電磁感應定律的發現，進一步揭示了電和磁的密切聯系；19世紀60年代，英國物理學家麥克斯韋在總結前人研究電磁現象成果的基礎上，建立了完整的電磁場理論，并成功預言了電磁波的存在，1888年赫茲的實驗證實了麥克斯韋的電磁場理論，從而電磁學發展到了頂峰。

二、電磁學的知識結構和知識規律

1.知識結構

2.知識規律

“電場”一章是學好電磁學的基礎和關鍵，基本概念多，且抽象，如電場強度、電場線、電勢和電勢能等。教材從電荷在電場中受力和電場力做功兩個角度研究電場的基本性質，許多知識要在力學知識的基礎上學習。

“恒定電流”一章是在初中基礎上的充實、擴展和提高，重要的物理規律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律，電路的等效處理方法和實驗的設計是本章的重點。

“磁場”一章闡明了磁與電的統一性，用研究電場的方法進行類比，可較好地解決磁場和磁感強度的概念。由安培力導出洛侖茲力，由洛侖茲力導出帶電粒子在勻強磁場中的運動規律等，因此，分析推理是本章的特點。

“電磁感應”一章的重要物理規律是法拉第電磁感應定律和愣次定理，這部分知識中，能量守恒定律是將各知識點串起來的主線。由于楞次定律較抽象，要通過實驗進行分析、歸納，需加強學生的抽象思維能力。

“交變電流”和“電磁波”是在電場和磁場基礎上結合電磁感應的理論和實踐。麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規律，同時也把波動理論從機械波推到電磁波，從而對物質的波動性的認識提高了一步。

三、電磁學的研究方式：“場”和“路”

電荷周圍存在電場，每個帶電粒子都被電場包圍著，運動電荷的周圍除了電場還存在磁場，磁體的周圍也存在磁場。現在的科學實驗和廣泛的生產實踐完全肯定了場的觀點，并證明了電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在，電磁場是物質的一種形式，是物質相互作用的特殊方式，也是電磁運動的實質。教材中以場為主線，主要有電場、磁場和電磁場。電場強度和電勢是描述電場性質的兩個重要物理量。磁感強度是描述磁場性質的重要物理量。電磁感應規律是反映電場和磁場間密切聯系的一種物理現象。麥克斯韋從理論上指出了變化的電場和磁場總是相互聯系的，一個不可分割的統一體，這就是電磁場。庫侖定律、安培定律和法拉第電磁感應定律為建立麥克斯韋理論，提供了基礎和實驗規律。

電路知識具有廣泛的實用價值，以路為主線，主要有直流電路、交流電路（包括振蕩電路）。歐姆定律是從實驗中總結出來的一條重要規律，是解決電路問題的重要依據。要會分析電路的連接方式（串聯或并聯）及等效處理方法，電功和電功率的計算，不僅能解決直流電路問題，還可以解決交流電路的問題。

四、電磁學問題的解決途徑：“力”和“能”

電磁場的重要特性是對其中的電荷、運動電荷、電流有力的作用，即帶電粒子在電場中受到電場力，運動電荷在磁場中受到洛侖茲力，通電導線在磁場中受到安培力，這些力和重力、彈力、摩擦力一樣，都是根據性質命名的力。分析帶電物體在場中的運動情況時，力的作用效果仍遵從牛頓運動定律、動量定理和動能定理，研究方法還是力學方法。

力學中，從力對物體做功得到動能定理開始，接著又推導出機械能守恒定律；電學中從電場力做功得到電勢能的概念開始，接著利用能量守恒推導出閉合電路歐姆定律和法拉第電磁感應定律，我們更加深入和擴展了對能量守恒的認識。由于電磁能容易和機械能、內能、化學能和光能等各種形式的能互相轉化，所以電磁能就成了各種形式能量的轉換中心，電磁能廣泛地應用于農業生產和現代化技術的各個領域。

（責任編輯易志毅）