淺談大學物理電磁學學習方法

馮杰

【摘要】大學物理是一般工程技術類專業大學本科生的一門必修基礎課程，主要是學習物理學的一些基本概念、現象及規律。電磁學是研究電磁現象的規律以及物質的電學和磁學性質的科學，不僅蘊含著豐富的物理知識，還包含著很多數學知識如微積分、矢量分析等，因此掌握正確的大學物理電磁學的學習方法是很重要的。本文主要是根據作者對于大學物理電磁學的學習，進而提出一些大學物理電磁學的學習方法。

【關鍵詞】大學物理 ?電磁學 ?學習方法

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）35-0159-02

一、前言

物理學是一切自然科學的基礎，也是自然界最基本形態的科學。電磁學是物理學中的一個重要的分支，在我們的日常生活以及生產活動當中，無處不存在著電磁運動，因此學好電磁學是很有必要的。大學物理電磁學主要是研究電磁波、電磁場以及有關電荷、帶電物體的動力學等，在學習時不僅要掌握相應的基本概念，還要掌握電磁學中的一些常見定理，如電場中的高斯定理、磁場中的安培環路定理等，通過運用定理，深刻理解現象中的物理意義及規律。下面將具體分析大學物理電磁學的若干學習方法。

二、關于電磁學

1.電磁學的起源與發展

我國是世界上最早發現和應用磁現象的國家之一，早在公元前三百年就發現了磁吸引鐵的現象。到十九世紀，電流的磁效應、化學效應、熱效應等相繼被發現，并且其規律也得到了準確的表述，如歐姆定律、電磁感應現象、楞次定律、麥克斯韋方程組等。隨著電磁學的發展，生活中已經出現了很多與電磁學有關的應用，如指南針、避雷針、電磁爐、電磁起重機、磁懸浮列車等，并且在人們的日常生活及工作中發揮著重要的作用。

2.大學電磁學的常見基本定理

2.1高斯定理

高斯定理也稱為高斯公式，主要是表明在閉合曲面內的電荷分布與產生的電場之間的關系。靜電場的高斯定理公式為：

d=

在該式中，左邊是電場強度的通量，右邊的q代表著包圍在封閉曲面內的自由電荷和極化電荷的總和。定理指出，電場強度對任意封閉曲面的通量與該封閉曲面內電荷的代數和有關，而與曲面內電荷的分布位置及曲面外的電荷無關。此外，該公式一般用來求電場強度E，而并非是求電場強度的。而磁場中的高斯定理公式為：

·d=0

該公式表明，無論是穩恒磁場還是時變磁場，由于磁力線總是閉合曲線，如果將閉合曲面向外設為正方向，那么進入曲面的磁通量為負，出來的磁通量則為正，故通過其中任何一個閉合曲面的總磁通量都為0。

2.2安培環路定理

安培環路定理是指在穩恒磁場中，磁感應強度B沿任何閉合路徑的線積分，等于這閉合路徑所包圍的各個電流的代數和乘以磁導率，這一定理反映了穩恒磁場的磁感應線和載流導線的相互套連性。磁場中的安培環路定理公式為：

d=？滋I

該式的左邊是磁場強度環流，常用來求解磁感應強度B。由于該式中含有定積分，因此在求解時會有一定的困難，但當磁場分布的對稱性較高時，利用該定理求解磁感應強度就會簡單很多。在運用該定理時，首先我們要選取合適的磁場回路，盡可能的選取各點磁感應強度相等的回路，這樣便能將公式左邊的矢量點乘積分轉化為標量積分，把移到積分號外，這樣求解時便容易得多了。

三、大學物理電磁學的學習方法分析

1.在基本概念、常用定理的掌握上多下功夫

在學習電磁學時，首先要清楚的掌握與電磁學相關的一些基本概念，只有將概念掌握清楚了，才能在做題的時候加深理解，牢固的掌握知識。但是在掌握基本概念時，還要注意一定的方法——一般來說，我們都是從定義開始掌握概念，但是僅僅根據定義是不夠的，我們還要做到以下幾點：首先，思考為什么要這樣定義？換一種說法行不行？應該注意什么？其次，還要掌握電磁學的一些基本定律和基本定理，結合定理才能更加深入的了解、掌握概念;最后，實踐檢驗真知。我們可以通過找一些具體的例題或者是問題來鞏固自己對概念及定律、定理的理解和掌握。

2.注意掌握數學工具的運用和訓練問題的分析能力

數學是物理的基礎，更是研究物理學的主要工具，因此學好數學知識對大學物理電磁學的學習有很大的幫助。在學習電磁學時，要充分利用所學的高等數學的知識去解決物理問題，在運用數學工具時，要透過數學公式看到公式中所要描述的物理知識，而不要被復雜的公式弄懵了，遇到一個問題，不要急著去解答，先把重點放在物理模型、圖像上，通過仔細分析挖掘出模型及圖像蘊含的信息，進而用相應的物理方程和方法進行解答。最后，還要注重電磁學相關實驗的學習，實驗是我們動手檢驗真理的最好方法，也是我們對自己所學知識良好的反饋途徑，我們要積極動手去設計物理模型，如在做“用沖擊電流計測螺線管內軸線上磁場的分布”這一實驗時，我們需要用到的實驗器材有墻式沖擊電流計、螺線管、電阻箱、滑線變阻器、直流安培表等，首先我們應明白該實驗的實驗原理——當螺線管通以電流I時，則螺線管內軸線上任意一點的磁感應強度為：

B=？滋0n0（cos ？茁1-cos？茁2）

公式中的μ0為真空磁導率，n0為單位長度線圈的匝數，β1和β2分別為螺線管內軸線上某一點到兩端的張角大小。根據這個原理，我們再設計實驗，準確記錄實驗數據，然后計算、整理、分析，最后得出結論。

這樣通過自己動手實驗，不僅能夠加深我們對物理基本概念的理解和基本規律的認識，而且還能有效的提高我們分析問題和解決問題的能力。

3.重視代數量的意義，正確運用代數量

代數量又稱為雙向標量，是描述兩種可能狀態的物理量，如分量=v+v，電壓V=V-V=·dl，這些物理量除了大小之外，還有方向。代數量分為狀態型代數量和取向型代數量兩種，狀態型代數量如溫度T，導體電量Q，而取向型代數量則是指具有兩種相反取向的物理量，如上述分量，電壓Vab等。物理量按其性質可分為矢量和標量，其中標量又分為算數量和代數量。矢量的計算比較復雜，因其不僅有大小，還有方向之分。算數量相對來說比較簡單，因其只有正值;而代數量有正有負，如電荷、電位差、電通量、電動勢等，計算過程中比較容易出錯。因此在學習電磁學時，我們必須清楚一些常見代數量的正負及其意義，結合題目具體的信息進行分析辨別，從而解決問題。

結束語：電磁學現象在我們的日常生活及工作中隨處可見，學好電磁學不僅是專業知識的需要，也是我們日常生活和工作的需要。電磁學是大學物理的一個重要內容，學起來有一定的難度，我們一定要掌握正確的學習方法，在基本概念，基本定理、定律上多下功夫，熟練掌握數學工具的使用，重視各項代數量的含義，鍛煉自己的問題分析能力，從而達到事半功倍的學習效果。

參考文獻：

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