淺析高中物理電磁力在生活中的運用

楊軻懿

摘要：電磁力是運動電荷在磁場中所受的力，屬于自然界四大基本力之一，是高中物理的重要知識點之一。電磁力知識不僅僅與電學有關，還涉及到磁場與力學中能量守恒定律相關的知識，一般來說，電荷在磁場中受到電磁力的影響而改變自身運動軌跡，在一定條件下做功會產生電流。高中生想要提高對電磁力的認知水平不能局限于課本知識的了解，還需要結合生活聯系實際舉一反三。文章基于高中生的視角，以全面化客觀化的方式觀察生活現象，探究高中物理電磁力在生活中的運用。

關鍵詞：高中物理；電磁力；高中生視角；物理水平

關于電磁力的定義，歷來物理學界有兩種說法，第一種說法認為，電磁力是電荷與電流在磁場中所受力的總稱，并不包括載流導體所受的力，另一種說法認為，出去電荷與電流受到的力，載流導體所受力也被視為電磁力。無論哪種說法是對是錯都不會影響到電磁力在生活特定領域中的運用，自從物理學的發展與普及，人們開始將各種物理知識與原理運用到生產與生活中，物理就是生活的一部分。

一、高中物理電磁力相關知識與運用原理

電磁力因為條件限制還不能夠在生活中被人們廣泛運用，一些高科技領域提供了研究器材，物理學家試圖從中深入探索研究，以期得出最新的物理科研成果。電磁力屬于電學與力學范疇，電磁力不會做功，但在一定條件下會驅動物體做功，將另一種能量會轉換為動能或是勢能，因此可以成為能源轉化的推動力之一。探究高中物理電磁力在生活中的運用需要結合相關物理知識與物理原理，電磁力相關知識。高中物理電磁力涉及到的相關知識與運用原理較為復雜，無法詳盡描述，以下選取三個方面作為參考：

1.電磁力的性質與發現過程自然界的基本力從強到弱排列依次為萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力。電磁力是第二強的力。物理學家通過一系列的現象與研究表面這種力的存在，電荷在磁場中運動是會發生一定的偏移，而這種偏移一開始科學家以為是萬有引力的作用，然而萬有引力對質量幾乎為零的電荷毫無作用，并不可能改變電荷的運動狀態。物理學家通過加大磁場的磁力繼續觀察，發現電荷有較大的偏移，因此否定了電荷受到萬有引力所以偏移的說法，在深入研究后發現電荷在磁場中運動受到洛倫茲力，由無數電荷組成的電流在磁場中流動受到安培力。

2.電磁力的方向與大小物理學上將電荷在磁場中運動所受電磁力稱之為洛倫茲力，電流在磁場中流動所受電磁力稱之為安培力，電磁力會不斷改變電荷的運動狀態，因為它的方向始終與電荷的運動方向垂直，根據高中物理知識里的能量轉化定力，力的距離與力的方向再乘以角度的余弦，得出無論電荷運動多遠，無論電磁力有多大，余弦均為零，因此洛倫茲力永不做功。力是否做功與力的大小是否為零是兩碼事，洛倫茲力為電荷的電荷量乘以電荷運動速度再乘以磁場強度。

3.電磁力的特點分析與運用原理與其他自然界的三種力不同，電磁力是一種極為特殊的力，它的特殊之處在與永不對電荷或電流做功，根據能量守恒定律，沒有物體對電荷做功電荷的能量將不會增加，因此電荷的動能將不會產生變化，然而電磁力的存在卻使運動電荷的運動方向不斷發生改變。萬有引力能夠做功在于它與物體運動方向可以一致，如自由落體運動中萬有引力不斷對物體做功，物體勢能轉化為動能并不斷加速。盡管電磁力不能做功，卻能夠改變物體的運動狀態，在物體運動方向改變的過程中試圖將物體的動能減少，使得動能轉化為其他能量。

二、高中物理電磁力在人們生活中的運用

盡管電磁力在人們生活中的應用沒有普及，卻也影響著人們的日常生活，雖然電磁力應用領域的規模并沒有非常龐大，卻有廣闊的發展前景。今后隨著物理技術的繼續發展，電磁力的應用將會普及，為人們的生活帶來新的福音。高中生需要善于觀察生活，才能發現其中運用的事例，在研究分析后，將高中物理電磁力在人們生活中的運用列舉以下三樣：

1.供電領域的運用傳統的供電方式是化石燃料的燃燒提供能量發電，而地球中的化石燃料相當有限，幾乎不可再生，于是人們嘗試將水能，太陽能，風能，地熱能，海洋能作為新能源發電，而無論哪種發電方式都離不開電磁力的作用。電磁力在發電機轉子運動時不斷改變轉子的運動方向，使得轉子穿過磁場于是產生電流。這種運用方式是電磁力在生活中最為普遍的運動，由于現代人們的生活已經無法離開電力，而電力的產生必須利用磁場，盡管電磁力不是一種能源，但卻為電力的產生提供了極大的便利。

2.磁懸浮列車的運用近年來在一些高鐵上陸續出現磁懸浮列車，這種新型具備著其他車輛無可比擬的優點，如絕對安全的環境，高速平穩的行駛。磁懸浮列車利用了電磁力的原理，通過加大軌道磁場中的強度給列車向上的作用力，當這種作用力逐漸增大抵消萬有引力之時，列車會懸浮在空中，通常車輛行駛會受到地面較大的摩擦力，而磁懸浮列車卻可以只受到忽略不計的空氣阻力，因此磁懸浮列車的速度與安全性沒有其他車輛能夠超越。

3.作為粒子加速器給粒子提供能量粒子加速器是最新的科研成果之一，物理原理是電荷在電場與磁場中運動，并同時受到電力與磁力的作用，裝置選擇提高磁場強度并對提高電流給粒子充能，由于粒子受到電磁力的影響運動偏移中在裝置中不斷地旋轉，通過加大旋轉角度最后彈射出去，最后的結果是粒子獲得了極高的動能，這為物理學界在研究微觀粒子提供了巨大的便利。

綜上所述，高中物理作為一門應用型學科在生活中經常涉及，電磁力的相關知識與應用較為復雜，相對于其他知識版塊在生活中的運用也較少，然而電磁力的相關研究與運用卻有極其重要的意義，在物理的不斷深入發展后必將給人們帶來新的福音。

參考文獻：

[1]尚振球.在電磁力計算中要注意正確應用牛頓運動第三定律[J].電工技術雜志.1985年9月

[2]王瑩.有關電磁力應用的新技術[J].電工技術雜志.1986年11月endprint