探究高中物理電磁感應解題技巧

高 超

(湖北省恩施州咸豐縣第一中學 445699)

電磁感應是在1831年被一位名叫邁克爾.法拉第的科學家發現的.電磁感應具體為磁與電的相互之間的關系，穿過閉合電路的磁通量如果發生變化的話，閉合電路中就會相應的產生感應電流.所以利用磁場產生電流的現象稱為電磁感應.電磁感應是高中物理非常基礎但是重要的知識點，它解釋了電與磁的關系，并且在之后的人類用電開辟了道路.高中所學的電磁感應是一個非常困難的知識點，需要掌握基本的求解方法，豐富解題方法，從而提高求解電磁感應相關題目的技巧.

1 電磁感應在高中教學中的難點

電磁感應是磁通量變化產生感應電動勢的現象，是電磁學領域中最偉大的發現之一.電磁感應現象的產生條件必須滿足兩點，缺一不可.第一是必須滿足閉合電路，第二是必須使穿過閉合電路的磁通量發生變化.若想讓磁通量發生變化有兩種方法，第一種方法是讓閉合電路中的導體在磁場中做切割磁感線的運動.第二種方法是讓磁場在導體內運動.電磁感應被發現之后，在生活中有了非常廣泛的應用.

電磁感應最主要的特點就是電與磁之間可以相互轉化.電與磁之間在閉合的線圈當中，磁通量改變必然能夠產生電流.通電的線圈可以產生磁場.電磁之間也可以進行相互轉化，這也是能量層面轉化中的一種方法.電與磁的相互轉化證明了磁能與電能相互轉化.所以說如果想要解析電磁感應之間的相關問題，必須要先學習掌握電與磁之間的關系，因為電與磁之間的關系體現了電磁能夠產生能量并且能夠相互轉換.

電磁感應中感應電流的方向確定，將一個條形磁鐵放入一個閉合的圓形線圈內，判斷線圈內是否有電流產生，產生的感應電流方向可以根據楞次定律判斷.

2 電磁感應題型分析

在學習電磁感應的時候必須注重構建知識框架，在高中的學習中概念學習法是非常重要的，不能忽視對于概念的學習和掌握.學生在課堂學習中必須先掌握電磁感應相關物理量的表達方式，其次要學會如何分析受力和電磁之間的相關轉化，之后必須要學會快速分析電磁學中的知識要點，分析相關知識點之間的聯系.構建一個相對完整的知識框架才能更好地了解電磁感應的相關問題.

題型之一是圖像問題，圖像問題在電磁感應現象中出現率非常的高，解題關鍵是需要結合圖像問題掌握B-t、ф-t、E-t和I-t圖線.首先學生要了解如何分析電磁感應定律，然后去觀察圖表中導體棒的運動過程.再去觀察導體上的電流方向與大小.然后將圖像分為幾個部分，分批去觀察電流在其中的變化.最后通過電磁感應變化的特性分析，得到電流大小的變化.之后根據題目中磁鐵進入線圈的過程，用楞次定律得出電流的方向，最后進行電流大小的認定，得出正確答案.

題型之二是雙導桿問題，雙導桿問題是電磁感應現象中比較復雜的問題，它一般作為物理考試中最重要的壓軸題目出現，它包含三種情況，一是有恒定外力且導軌之間是等間距的雙導體桿問題；二是導軌之間是不等間距的雙導體桿問題；三是豎直方向且導軌之間是不等間距的雙導體桿問題.這類題型涉及復雜的物理過程，事物之間的狀態變化過程，而且包含比較多的變量，因此給學生的學習帶來很多困難，它對學生的動態分析問題能力提出了較高要求，在這類題目的解題過程中，需要學生綜合運用電磁學中的相關規律，以及物理力學中的相關規律.

題型之三是單導桿問題，它包含兩種情況，一是包含電源的單導桿問題；二是包含電容器的單導桿問題.第一種情況包含電源的單導桿問題又根據包含電源形式的不同分為三種，分別是電動式電源單導桿問題、發電式電源單導桿問題、電動式和發電式兩種結合式的電源單導桿問題.第二種情況包含電容器的單導桿問題又根據包含電容器的形式不同分為兩種，分別是充電式電容器單導體桿問題、放電式電容器單導體桿問題.充電式電容器單導體桿問題根據動力不同分為無外力的充電式電容器單導體桿問題和有外力的充電式電容器單導體桿問題.在解決這類型題目的時候，和在解決雙導桿問題時一致，要綜合運用電磁學和力學的相關規律，與雙導桿不同的是單導桿問題往往涉及到臨界值問題和極限值問題，因此在解答這類題目時，可以培養學生綜合運用物理學知識解決問題的能力.

3 分析法解題技巧

整體分析法也是在遇到電磁感應問題時常用的解決方法，它是部分分析法的升級版，適合做更加綜合的題目.部分分析法是需要解題者對題目進行拆分，根據每部分所出現的問題和物理量進行細分求證從而得出正確答案.而整體分析法需要解題者將整個題干讀通并且有具體認知.考驗解題者對于題感的整體把握度.其中比較容易出錯的是滑桿切割磁場類的問題.求解這種題目有四種方法，第一是求滑桿最大速度，第二是求解電路中通過的電量，第三是求焦耳熱，第四是求電路中不產生感應電流的情況.有一些題目會綜合性的出來兩個甚至兩個以上的問題.在遇到這種題目時就需要細讀題目，通過題目給出的數據進行整體分析.最后所得數據之間相互聯立得出結果.

部分分析法是電磁學題目中經常出現的試題，可以利用所出題目的部分內容進行解答.主要做法是要在試題中找出與問題最相關的部分知識點，然后對這些知識點進行分析，在分析解答的過程中實現對試題問題的求證.

對稱分析法則是通過對稱原理解題，電磁學學習過程中會發現電場與磁場中，帶電體有非常強的對稱性，并且電磁學之中有兩個定律可以證明對稱性的存在.其一是安培環流定律，其二是高斯定理.這兩種定律的應用有一個特定條件，是都需要選擇一個閉合的曲面，并且要假設上面各個電場強度或者磁感應強度大小都是要保持一致的，并且夾角也要一致.這樣就可以從公式中提出電場強度，從而解出正確答案.

我們可以用分析法嘗試著解這個題：

如圖1所示，空間等間距分布著水平方向的條形勻強磁場，豎直方向磁場區域足夠長，磁感應強度B=1 T，每一條形磁場區域的寬度及相鄰條形磁場區域的間距均為d=0.5 m，現有一邊長l=0.2 m、質量m=0.1 kg、電阻R=0.1 Ω的正方形線框MNOP以v0=7 m/s的初速從左側磁場邊緣水平進入磁場，求：

圖1

【小題1】線框MN邊剛進入磁場時受到安培力的大小F；

【小題2】線框從開始進入磁場到豎直下落的過程中產生的焦耳熱Q；

【小題3】線框能穿過的完整條形磁場區域的個數n.

分析這道題是圖像問題，首先要分析圖中的正方形線框受了哪些力，此題第一問就是綜合性的問題求電磁場與安培力，用整體法分析找出相應物理量求出答案就可以了.第二問和第三問是綜合性較強的題目，要用整體分析法得到題中的物理量.之后再進行分析用公式舉一反三的到最后答案.

總的來說，電磁學在高中物理中占據十分重要的位置，是高中物理的重點和難點.在學習的過程中會遇到非常多的難題，在無法解決問題的時候首先要學會回歸書本基礎知識點，在捋清楚知識點之后多做練習，豐富自己的解題方法，提高解題效率和目的.之后在解答試題時主要也是考察對相關知識點熟練掌握，也要學會把知識點聯系起來，在讀試題時要學會分析和使用相應的技巧.重點分析題中的轉化性和變化性，日常則要多加練習才能提高總體正確率和效率.