高中物理电场范文1
高中物理“电磁场论”恒定电场静电场为了让学生们更好地找到学习物理的兴趣，笔者对高中物理的“电磁场论”做一个简单的总结，让学生们找到“电磁场论”中本质上起主要作用的因素，在此基础上优化学习抽象的物理量并加以概括。
一、静电场
19世纪30年代，法拉第提出一种观点，认为在电荷的周围存在着有它产生的电场，处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的。
静电场是由静止电荷在其周围空间激发的电场。该静止电荷被称为场源电荷，简称为源电荷。静电场是在电荷周围存在的一种特殊的物质，看不见摸不着，并非由分子、原子组成，但客观存在。电荷与电荷之间的力的作用通过电场来实现。
静电场的电场线起始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷。静电场的电场线方向和场源电荷有着密切的关系。当场源电荷为正电荷时，该电场的电场线成发散状；当场源电荷为负电荷时，该电场的电场线成收敛状。其电场力移动电荷做功具有与路径无关的特点。用电势差描述电场的能的性质，或用等势面形象地说明电场的电势分布。
二、恒定电场
导线中的电场是恒定电场，不是静电场。恒定电场是闭合回路中电源两极上带的电荷和导线和其他电学元件上堆积的电荷共同激发而形成的，其特点是电场线处处沿着导体方向，由于电荷的分布是稳定的（即达到动平衡状态），由这种稳定分布的电荷形成的电场称为恒定电场。导线内的电场是在接通电源后的极短时间内（以光速C）完成的。
恒定电场是自由电荷在导体中定向移动的原因。由于在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与静电场相同，因此会对处在其中的电荷有力的作用，也就会推动自由电荷发生定向移动形成电流，但自由电荷不会一直加速，会不断的与不动的粒子发生频发的碰撞（形成电阻的微观本质）受到不动的粒子对他运动的阻碍作用，自由电荷做的是平均匀速率不变的运动。
在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用。
三、涡旋电场
实验表明，磁场变化时线圈产生的感应电动势与导体的种类、形状、性质和构成均无关，是由磁场本身的变化引起的。因此麦克斯韦提出了“变化的磁场会在其周围的空间激发一种电场，正是这种电场使得闭合回路中产生了感应电动势和感生电流”的理论，并将这种电场称为涡旋电场。
随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感应电场，由于这种电场具有涡旋性,所以又称为涡旋电场。涡旋电场是一种非保守场，其电场线是无始无终的闭合曲线，没有起点、终点。闭合的电场线包围变化的磁场。
现行中学物理教学大纲对“涡旋电场”不作要求，但教材中却有多处涉及“涡旋电场”：如在电磁感应现象中，为了对电磁感应现象有更深入的理解，根据磁通量变化原因不同，把感应电动势分为动生电动势与感生电动势，同时针对感生电动势，引人了涡旋电场的概念。
总之，涡旋电场与静电场有着明显的区别，静电场是有源无旋场，电荷是场源；涡旋电场是无源有旋场。学生在学习高中物理遇到了三种电场：一种是由电荷激发的静电场，一种是闭合回路中电源两极上带的电荷和导线和其他电学元件上堆积的电荷共同激发而形成的恒定电场，最后一种是由变化的磁场在其周围激发的电场为感应电场，即涡旋电场。
四、磁场
磁场是电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质，一种看不见，而又摸不着的特殊物质。磁铁周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的。由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。
磁场的基本特征是能对其中的运动电荷施加作用力，磁场对电流、对磁体的作用力或力矩皆源于此。与电场相仿，磁场是在一定空间区域内连续分布的矢量场，描述磁场的基本物理量是磁感应强度矢量B，也可以用磁感线形象地图示。然而，作为一个矢量场，磁场的性质与电场颇为不同。运动电荷或变化电场产生的磁场，或两者之和的总磁场，都是无源有旋的矢量场，磁力线是闭合的曲线族，不中断，不交叉。换言之，在磁场中不存在发出磁力线的源头，也不存在会聚磁力线的尾闾，磁力线闭合表明沿磁力线的环路积分不为零，即磁场是有旋场而不是势场（保守场），不存在类似于电势那样的标量函数。
五、电磁场
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现在通电的导体周围存在着磁场，从而知道了电和磁相互依存的关系。电场、磁场是性质不同的两个场，电场是电荷存在于空间的证据，是电荷对空间的影响；磁场是电荷加速于空间的证据，是电流对空间的影响。但它们像一对孪生兄弟，经常形影不离，相互依存。若电荷静止则只有电场，若只有一个磁体，其磁场不随时间变化，则只有磁场。变化的电场产生磁场,静电场不能产生磁场；变化的磁场产生电场，静止的磁场不能产生电场。
高中物理电场范文2
关键词：高中物理；磁场；运动电荷；作用
如今，家家户户都有电视机，电视机发光的原因却是电视显像管中一束细细电子作用的结果，这是为什么呢？极光现象的产生是宇宙深处射来的带电粒子作用的结果，而极光现象只在地球两极出现，这又是为什么呢？想要回答以上两个问题，就要了解磁场对运动电荷的作用相关知识。
一、关于磁场对运动电荷作用的思考
高中物理中的安培力，是通电导线在磁场中受到的作用力，它的方向是根据左手定则来判定的。由此，我们可以设想一下：第一，导线在不通电时，就不会受到磁场力的作用；在通电时，就会受到磁场力的作用。那么为什么说导线中通有电流？（导线中通有电流，说明导线中发生了自由电荷的移动）第二，导线在通电时，就会受到磁场力的作用，即导线中有自由电荷的定向移动。那么，我们所说的磁场对通电导线的作用力，会不会实际上就是在做定向移动的电荷上？第三，磁场对定向移动的电荷会有力的作用吗？（电流是由电荷的定向移动形成的，磁场对电流有力的作用，即对电荷有力的作用）
二、磁场对运动电荷作用的探究实验
在这个实验当中，我们将蹄形磁铁作为磁场，将阴极射线管和高压线圈当作运动电荷，从而更生动直观地将实验现象展示出来。本次实验分为两种情况，第一种是在没有磁场（即没有蹄形磁铁的存在）的情况下，观察荧光屏显示电子束的径迹；第二种是在有磁场（即有蹄形磁铁的存在）的情况下，观察电子束的偏转情况，从而得出相应的结论。
通过以上简单的探究实验，我们不难得出结论：电子束在阴极射线管磁场中发生偏转，磁场对运动电荷存在作用力。
三、高中物理中磁场对电荷的作用分析之洛伦兹力
1.定义及其公式推导
荷兰物理学家洛伦兹最早提出“磁场对运动电荷有力的作用”。人们为了纪念他，把运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力。在高中物理课本中，洛伦兹力的公式为F=qvB。洛伦兹力公式的推导推导有两个方案，第一，我们假设孤立的电荷以速度v在磁场中定向运动一段时间，且时间为t，则I=q/v，L=vt，f=ILB=q/t，B=qvB；第二，假设有一段长为l的导线，横截面积为S，单位体积内自由电荷数为n，每个电荷带电量为q，运动速度为v，则，导线中电流I=Q/t=nSq/t，t=l/v，所以，I=nqvS。另外，由磁场强度定义B=F/IL，得知导线所受安培力：F=BIL，将I=nqvS带入得，安培力F=（nqvS）BL。我们可以把安培力看作是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力，这段导线中含有的运动电荷数位nLS。所以，洛伦兹力F=安培力/电荷数=（nqvS）BL/nLS=qvB。
除此之外，还需要注意的是，上述推导是在vB的基础上建立起来的，所以，这个表达式洛伦兹力F=qvB只适应于vB的情况。
2.洛伦兹力的方向
通电导线所受的安培力可以用左手定则来判断，电流的形成是由于电荷的定向移动，磁场对这个电流有力的作用，即磁场对电荷有力的作用。同理推测，洛伦兹力的方向是否也可以用左手定则来判断？
我们进行实验验证的时候存在两种情况：第一，在不改变磁场方向的情况下，观察电子束的偏转方向；第二，在改变磁场方向的情况下，观察电子束的偏转方向，从而得出洛伦兹力的方向可以用左手定则进行判定的结论。在进行洛伦兹力方向判定的时候，首先判断运动电荷形成的电流方向，其次根据左手定则判定洛伦兹力的方向。
3.洛伦兹力的左手定则
将左手手掌摊开，让磁感线穿过手掌心，四指指向电荷（正）的运动方向，那么和四指垂直的大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。注意，正电荷的洛伦兹力的方向是大拇指所指的方向；如果是负电荷，其洛伦兹力的方向是大拇指指向的反方向。另外，可以把负电荷看作是运动方向相反的正电荷，四指代表负电荷运动的反方向，那么，与四指垂直的大拇指所指的方向就是负电荷的洛伦兹力的方向。
4.洛伦兹力与安培力的关系
安培力（载流导线在磁场中受到的作用力）是洛伦兹力（带电粒子―载流子―在磁场中受到的作用力）的宏观表现，洛伦兹力是安培力的微观本质。
导线中的电流是由其中的载流子定向移动形成的。假设导线横截面积为S，其中有电流I通过，设导线单位体积内有n个载流子，每个载流子的电量为q，为了方便简单计算，设各载流子定向移动的速度都为v，如果Bv，那么每个载流子受到洛伦兹力都为f=qvB；长度为L的导线中共有N=nLS个载流子，它们受到的洛伦兹力的合力为F=Nf=nLSqvB，而电流I=Q/t=Nq/t=nSvq。所以，F=ILB，即各载流子所受洛伦兹力的合力等于安培力。
通过理论依据和进行实验观察，我们知道磁运动电荷在磁场中受到的力是洛伦兹力；通过理论猜想和进行实验验证，我们知道洛伦兹力方向的判断也可以用左手定则进行；通过学习，我们知道安培力是洛伦兹力的宏观表现；依据洛伦兹力和安培力的关系，我们推导出了在vB的前提下，洛伦兹力F=qvB。
参考文献：
高中物理电场范文3
（1．运城农业职业技术学院农林与工程系，山西 运城 044000；2．山西农业大学农学院，山西 太谷 030801）
摘要：从高压静电场的产生及其生物效应特点出发，综述了其在农业领域的应用和研究现状，概述了静电场处理应用于番茄（Solanum lycopersicum）的生物学效应研究概况，力求为利用高压静电场新技术促进番茄增产增效提供借鉴和指导。
关键词 ：番茄（Solanum lycopersicum）；高压静电场；生物效应
中图分类号：S641.2；Q689 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）01－0007-04
DOI：10．14088／j．cnki．issn0439－8114．2015．01．002
Biological Effects of Treatment with High－voltage Electrostatic Field on Tomato
CHEN Jian－zhong1，2，HU Jian－fang1，2，DU Hui－ling2，WANG Yu－guo2
（1． Department of Agroforestry and Engineering， Yuncheng Agricultural Vocational Technical College， Yuncheng 044000， Shanxi， China；
2． College of Agriculture， Shanxi Agricultural University， Taigu 030801， Shanxi， China）
Abstract： In the view of the generation and effect characteristics of high－voltage electrostatic field， the applications and research status in the field of agriculture were reviewed. The effects of electrostatic field on tomato were summarized. New technology of high－voltage electrostatic field is used to increase yield and production efficiency of tomato．
Key words： tomato（Solanum lycopersicum）； high－voltage electrostatic field； biological effect
收稿日期：2014－05－29
基金项目：山西省农业科技攻关项目（2013031101）
作者简介：陈建中（1972-），男，山西平陆人，在读博士研究生，研究方向为作物化学调控与逆境生理，（电话）15536259057
（电子信箱）cjz2023090＠163．com；通信作者，杜慧玲，教授，主要从事作物化学调控与逆境生理研究，（电子信箱）
duhuiling66＠163．com。
番茄（Solanum lycopersicum）又称西红柿、洋柿子、番柿等，属于茄科番茄属中以成熟多汁浆果为产品的一年生或多年生草本植物。番茄原产于南美洲的秘鲁、厄瓜多尔和玻利维亚。16世纪由墨西哥传入欧洲，在意大利、西班牙、英国、法国等国家最早只是作为观赏植物。直到17世纪，番茄才在欧洲作为蔬菜栽培。19世纪中后期，番茄生产急剧增加，几乎涉及到全世界。大约17世纪末至18世纪初，番茄才引入中国。解放以后，番茄生产才在中国迅速发展，成为最主要的果菜之一。番茄作为食用蔬果现已被全球性广泛种植［1］。
番茄果实色泽鲜艳，肉质纤细，酸甜适口，汁多味鲜，富含可溶性糖、有机酸、蛋白质、维生素A、维生素B1、维生素C、胡萝卜素和矿物质等多种营养物质，矿物质中所含有的钙、铁、磷、硫、钾、钠、镁等矿物盐类，对血液的新陈代谢起很好的作用。番茄除可生食与熟食外，还可制成原汁、罐头、番茄酱、番茄粉和番茄干等多种加工制品。番茄味甘、酸、微寒，有消热解毒、生津止渴、养阴凉血、健胃消食等作用；番茄皮含有很高的膳食纤维，具有改善肠内的生态环境，排泄有毒物质等功能；番茄红素可预防及治疗癌症及心血管病、消除香烟和汽车尾气中的有毒物质、提高人体免疫力、抗衰老、降血脂和胆固醇。此外，一些特色番茄品种如樱桃番茄等兼具观赏价值，使其越来越受到老百姓的喜爱［2］。
1 高压静电场技术在农业中的应用
人类和各种生物赖以生存的地球表面，本身是一个天然的电场，地球电离层相对于地面有360 kV的正电位，其强度为130 V／m，每1 s内，大约有1 800 C的正电荷从大气中流入地下，突出于地面的植物正是这1 800 A大气电流的重要通道［3］，长期生长于地球表面的植物，其电荷分布、排序以及运动都有一定的规律性，自然静电场的存在已经成为它们生长、发育不可缺少的条件，所以生物体周围电场的变化必然会影响其新陈代谢的过程［4］。高压静电场处理技术作为物理农业的一种新技术，虽然发展和起步较晚，但由于它契合着生态农业、物理农业的潮流，简单、有效、省时、低耗、无环境污染和广泛适用的处理手段，使其展现出强大的生命力，成为农业领域应用和研究的新热点，越来越受到农业专家的追捧和农业从业者的重视。
1．1 高压静电场的产生
静电生物效应就是研究静电场对生物体（包括动物、植物、微生物和人）所产生的影响。将220 V的电压升高整流，再通过高压电缆、保护电阻等加到电晕线或金属板上，这样就形成了高压电场。高压电场有静电场和交变电场，静电场又分为非均匀电场和均匀电场。电晕线电场属于非均匀电场，通过调整电晕线与金属板之间的距离来控制电场强度的大小，并通过高电压电离空气产生的空气离子和臭氧发挥作用［5］，由两块平行金属板作电极组成的电场是均匀电场，均匀电场可忽略边缘效应。
1．2 高压静电场生物效应特点
相关资料表明：高压静电场诱导生物效应的变化具有剂量不定性、参数多元性、多向性及阈值、阶段性及消退效应等特点［6－13］。剂量不定性是指相同的生物，施以不同剂量的电场，产生的效果各异，不同的生物施以相同剂量的电场产生的效果也不同，在进行电场技术应用时，一定要正确选取电场剂量；参数多元性是指生物所受高压静电场的生物效应不仅与场强和作用时间有关，也与生物体自身品种、种类、含水量以及周围环境中的温度、湿度等生物生长的自然条件和自然环境电磁场的大小及生物体放置的方向等诸多外界因素有关，具有多元性，是生物内外因素综合作用的结果；多向性是指不同的生物对象对电场的方向性要求不一样，即生物在受到电场作用时，正负电场的作用效果均不一样；阙值是指电场影响生物分三种形式，即对生物的生长表现为促进、抑制和无变化；阶段性是指在生命过程中静电场的生物效应也随生物体的生长发育而变化，即呈现出明显的阶段性；消退效应是指生物体施加电场后的生物效应会随时间推移逐渐减弱乃至消失。
1．3 高压静电场在物理农业中的应用研究
生物体的高压静电场处理作为一种物理技术，既是物理的，又是生理生化极其复杂的转化过程。
电场对生物影响的研究始于18世纪中叶，主要研究电场作用于生物体而引起生物体刺激或抑制生物生长发育或致死效应［6］。利用高压静电场处理植物的种子，提高种子活力，是静电生物效应研究最早、范围最广的领域，国外早在20世纪50～60年代就进行了研究，我国在20世纪60年代只进行了一些初步探索，直到20世纪90年代才开始大量的研究［12］。目前，高压静电场在农业中的主要应用有：静电处理种子、静电喷雾施药、空间电场防病促生技术、电场保鲜技术、高压电场干燥技术及高压静电场在作物抗逆性中的应用研究等。相关研究表明：第一，利用高压静电场预处理种子，既能促进种子萌发，显著提高种子的发芽势、发芽率、根系活力和呼吸强度，同时，能促进？琢淀粉酶、超氧化歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的活性和可溶性蛋白质含量、ATP含量提高，又具有杀菌效果。其次，还可利用种子电学特性差异来分选不同活力与含水量的种子，提高种子纯度。再次，静电场产生电晕放电，可促进植物的光合作用，使植物生长快、开花早、花期长，从而实现高产［14－20］。此外，对植物施以静电场，可明显促进植物的生长发育。第二，利用静电喷雾技术防治农作物病虫害，作为现代植保施药的一项新技术，能有效减少药液损失，降低环境污染［21－23］。第三，在作物生长空间人为地加上特定强度的高压静电场，从而对植物的多种生理活动进行调控，这种空间电场防病促生技术有较好的促进生长和防病作用［24］。第四，依靠高压静电场，使带有电荷的涂料微粒在电场力的作用下，沉积在果蔬、食品表面以形成均匀涂膜的表面静电涂敷，有较好的防腐保鲜效果；高压静电场处理果蔬，能延缓果蔬成熟衰老，对黄瓜、斑豆、番茄、豌豆荚、苹果、香蕉、红薯、谷物、蓝莓果等果蔬的保鲜效果显著，表明高压静电场在保鲜方面具有良好的发展前景［25，26］。第五，高压静电场干燥技术具有能耗低，不污染环境，干燥均匀，物料不升温，还可杀菌的优点，能很好地保存物料的有效成分，使果蔬在脱水的同时，能最大程度地保留其营养成分和感观质量，减少干制过程对果蔬中营养成分的破坏及对色泽等方面的影响，且在能源消耗、设备投资和操作费用方面耗资较少［27］。此外，高压静电场处理能提高抗氧化酶活性，增强渗透调节物质含量，从而提高植物的抗逆性［28－30］。
1．4 高压静电场作用机理研究
近几十年来，高压静电场对生物体的影响已在许多方面得到研究和开发利用，高压静电场生物效应作为在物理农业上的热门课题越来越受到人们的重视，应用范围也逐步扩大。但目前，人们还不能够通过已有理论对高压静电场产生的生物学效应进行全面分析和解释，只能根据大量的生化检测与试验结论相结合来研究其作用和机理。目前，对其作用机理的物理微观模型研究和解释主要包括介质极化微观理论、一维自由谐振子能级理论、势垒贯穿理论、离子响应电流理论、水分子极化理论等［31－35］。
2 番茄电场处理生物效应研究概况
番茄作为一种风靡全球的蔬菜水果，兼具营养和观赏价值，受到世界各地人们的喜爱。随着电场技术在近几十年来的大量研究和发展，以番茄作为高压静电场处理和研究对象的试验和应用也在大力开展。
2．1 利用电场处理使番茄保鲜和易于贮藏
张全国［36］用高压静电场预处理番茄后，研究了对其保鲜效果的影响。结果表明，番茄在电场150 kV／m＋45 min下处理后，有效延长了其保鲜时间，在自然条件下其呼吸高峰推迟4 d后出现，且能有效保持较高的表面抗压强度和较低的失重率。王愈等［37］在200 kV／m＋2 h／d负高压间歇静电场（简称稳恒电场）和－200～200 kV／m＋2 h频率40 kHz（简称交变电场）两种不同电场处理条件下，研究绿熟番茄的贮藏品质，结果表明，高压静电场处理果实腐烂指数显著优于交变电场处理，但两种处理均能延缓果实硬度，使可溶性糖、果皮叶绿素含量下降及可滴定酸、红素含量上升，从而延缓果实衰老，提高果实的贮藏性。王愈等［38］对静电场处理下贮藏番茄的生理生化及品质变化进行研究，结果表明，适宜贮藏的最佳静电处理条件为－200 kV／m＋2 h／d，在此处理条件下，绿熟番茄呼吸跃变推迟6 d，显著延缓其果实由硬变软、由绿转红的时间，且通过对各项指标的分析可得出，果实的细胞膜透性受静电场处理调控。
2．2 利用电场技术选种，促进番茄种子发芽、苗期生长和增产
迟燕平等［39］研究了高压电场对番茄种子萌发的生物学效应，结果表明，影响种子萌发的因素依次是种子干湿情况、场强及作用时间，当电场强度处理条件为8 kV／cm＋180 s，作用对象为湿种子时，种子中的CAT、POD、SOD的活性明显增强。王斌等［40］研究了静电场处理与茄子种发芽的关系，结果表明，电场强度大小及处理时间长短与种子发芽间存在显著的相关性。蔡兴旺等［41］分析了经过高压静电场选种的茄子种子发芽指标及幼苗期的形态指标，得出结论：适宜的高压静电场处理（本试验所确定的最佳处理：600 kV／m＋12 min）能显著提高种子的发芽势、发芽率和活力指数，但对形态指标会产生不同影响；并从酶活性和电解质外渗率的角度分析了造成种子发芽和生长变化的原因。蔡兴旺等［15］对珍珠番茄进行高压静电场选种和处理，并在考虑电场强度和处理时间相关性的基础上，采用二元二次回归模型，得出了出苗率、产量、SOD等指标的回归方程；与对照相比，最佳电场处理的番茄出苗率明显提高，出苗期缩短，SOD和CAT活性上升，且促进了幼苗生长，提高了蔬菜产量。
2．3 利用电场技术开展杀菌方面的研究
金声琅等［42］利用高压电场对番茄汁进行非热杀菌试验，结果表明，在控制条件下，可使番茄汁中接种的大肠杆菌数量降低6个对数以上，且通过对可溶性固形物、果胶、还原糖、抗坏血酸、番茄红素指标分析来看，番茄汁的品质不会受到高压电场杀菌处理的影响。阎立等［43］在用高压静电场处理番茄等种子时，发现电晕电场产生的臭氧起到了对种子杀菌消毒的作用，与此同时，处理后的种子的发芽势、出苗率有所提高，且幼苗长势和抗病能力都表现出增强的效果，最后的果实产量增加了5％～20％。
此外，电场技术还被用作番茄其他方面的研究。金声琅［44］采用高压电场技术辅助提取番茄皮渣中的番茄红素，提取率高达96．7％，且处理时间短。
3 小结
高压静电场对生物的影响已经得到了证实，但由于高压静电场对生物体的影响效应较为复杂，既受到生物体自身因素的影响，也受到环境因素的综合影响，只有从机理和分子结构角度分析，才有可能找到其变化规律。近年来，高压静电场技术在番茄生产和研发领域得到了一定的开展和应用，也取得了较好的经济效益和社会效益。但高压静电场规模处理番茄尚处于试验阶段，不同生长阶段如种子萌发期、苗期、成熟期等处理时机的选择、最佳处理条件的筛选尚没有形成统一的结论，高压静电场处理后，对番茄体内生物效应的触发响应机制等，都将是下一阶段的研究重点。
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高中物理电场范文4
【关键词】高中物理；电磁学；教学研究
随着新课程改革的不断实施，新型的高中教学方法更加重视了所学理论知识与实际应用的结合。对于高中物理教学而言，更加重视了物理知识与现代科技、现代生产和现代生活的结合，因为只有这样才能通过理论联系实际，强化学生对所学知识的应用能力，进而提高学生对物理知识的理解和掌握。随着现代科技的迅速发展，电磁技术得到了广泛的应用，从一些高端科技到我们实际的生活，都会遇到对电磁技术的利用，因此，更加体现出了电磁学部分在高中物理的教学中的重要性。笔者结合多年的高中物理教学经验，对高中物理电磁学部门的教学做了如下分析和研究。
一、高中电磁学部分的教学结构分析
高中物理电磁学部分的教学内容主要是对学习和研究电磁现象的一些规律及其对这些规律的实际应用，具体主要的内容包括电流现象、静电现象、磁现象、电磁场和电磁辐射等。在实际的电磁理论之中，磁现象和电现象是一种不可分割的紧密联系体，但为了保证学生能够真正理解和掌握相关知识内容，进而培养学生运用电磁学知识解决和分析问题的能力，往往在教学中将磁现象和电现象分开处理。只有让学生透彻地掌握磁学和电学的单一原理和应用，才能真正明白电磁学的基本原理和规律，进而将分散的、孤立的教学变成结构化、系统化的教学，让学生真正明白电磁学中电学和磁学的相互联系。为此，高中物理教学应从弄清物理情境、掌握内在基本原理和锻炼知识运用能力三个方面来分析电磁学教学。
例如，在讲解电磁学中“带电粒子在复合场中的运动轨迹”问题时，首先让学生弄清带电粒子分别在电磁和磁场中的运动轨迹，让学生在头脑中形成“抛物线”运动和“圆”运动的全过程，进而在脑海中抽象出物理模型，建立清晰正确的物理情境。其次，分别对带点粒子在电场和磁场中的运动原理进行讲解，让学生能够在带电粒子的受力大小及方向等方面深入理解带电粒子在电磁场中运动的物理知识，进而明确为什么会在电场中沿“抛物线”运动而在磁场中沿“圆”运动。再次，在学生真正掌握理解现象和原理的基础之上，分析和解决实际生活当中的相关物理问题，如磁悬浮列车的运动原因、轰击电子束加速等，进而提高学生对知识点的掌握和应用能力。
二、高中物理电磁学部分教学方法探讨
电磁学的知识内容抽象、复杂，是很多学生学习的难点。为提高学生对知识点的理解和掌握能力，可以根据电磁学的特点，巧妙的运用观察法、类比法和逆向思维法等方法进行有效教学。
1.观察法和逆向思维教学法
所谓观察法就是大脑通过眼睛的感知而进行有组织、有规律的学习活动，电磁学中有很多的知识点可以以观察的形式增强对它的理解。例如，带点粒子在电场中的运动轨迹是“抛物线”，而在磁场中的运用轨迹则是“圆”，学生可以通过观察这种运动轨迹的不同而理解带电粒子在电场和磁场中的受力情况，进而达到掌握知识的目的。所谓逆向思维教学法是指学生在学习未知的知识时，在原有的知识基础之上，反相考虑问题，以得到与新知识相关的内容或扩展到新的领域，进而起到“温故而知新”的作用。例如，在接触奥斯特实验，了解了“电生磁”的过程后，可引导学生重温历史上法拉第发现“磁生电”的过程，体会逆向思维在物理学中的重大意义。这样让学生像科学家一样去思考，不仅能重温电场的“旧”知识，还能激起学生对“新”知识强烈的探求欲望，进而提高教学效率，对学生的发展意义重大。
2.类比法
类比法是指通过将未知领域的某些方面与相似已知领域进行类比，推出未知领域与已知领域可能相似或相同的方面，进而在已知领域的基础之上理解未知领域的知识内容。在高中物理的电磁学知识中，很多的知识点是学生在平时的生活或学习中没有接触到的，这种抽象性严重制约了学生对知识点的理解。为此，可以通过类比的方法，在学习和生活中寻找与电磁学的知识点相似的事物，借助学生对已知事物的理解，类比学习电磁学的知识内容。
例如在学习“电场强度”知识点时，由于电场是一种看不见摸不着的抽象概念，很难让学生理解，而且电场强度只与其电场本身有关系，与在电场中的电荷性质没有关系，这种性质就像“重力场”一样。由于重力场是学生所熟悉的环境，也是学生已经掌握的抽象概念，因此教师可以引导学生将“电场”和“重力场”进行对比，将电场的强度和方向与重力场的强度和方向进行对比，这样会人容易让学生理解电场的特性，并掌握把电场中的一些不易理解的概念迁移到重力场中去理解，进而达到知识与能力双增的目的，对学生的发展意义重大。
三、小结
电磁学是高中物理教学中的重点和难点，制约了很多学生学习成绩的提高。为提高高中物理电磁学部门的教学效率，提高学生对电磁学知识点的掌握和应用能力，教师要认清该章节的教学结构，进而根据具体内容探索使用有效教学方法，帮助学生对电磁学知识内容的学习和掌握。
参考文献：
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高中物理电场范文5
。它表示：在静电场中 ，通过任意闭合曲面的电通量 ，等于该闭合曲面所包围的电荷的代数和的?^0分之一倍，是电磁学最基本的定理之一。学生在初学时会存在一些疑惑。如：为什么要学习高斯定理？电通量有何含义？高斯定理是如何得来的？在什么情况下应用高斯定理？高斯面怎么选择？大部分大学物理教材，对高斯定理的推导、各物理量的含义，高斯定理的应用讲解得比较详细。而对于学习高斯定理的出发点、高斯面的选择、高斯定理与生活的联系方面常一笔带过。本文就教学中另需强调的几点谈谈自己的想法。
1 必须讲透高斯定理的意义
学习物理概念、物理规律、定理时，应让学生理解其物理意义。高斯定理的意义是揭示静电场与场源之间的关系。物理学上，场指物体某种属性在空间中的分布情况，是一个以时空为变量的物理量，可分为矢量场、标量场和张量场，静电场为矢量场。对于标量场，常用等值线进行直观描述，如等温度线、等势线；而常用场线描述矢量场，如电场线、速度场线。对场的进一步研究需弄清"场"与"场源"的关系，即该"场"是"有源场"还是 "无源场"。
"有源场"的数学描述是通过闭合曲面的"通量"不为零。因此，在大学物理教学中，务必讲清"通量"的物理意义。"通量"指的是单位时间内流经某单位面积的某种属性量，是表示某属性量输送强度的物理量。或者说是单位时间垂直通过单位面积所传递的某种物理量。在流体力学中，流量就是通量。静电场中，这个流量就是电通量。若计算结果得
，则表明闭合曲面内有正电荷， 有自曲面内向外发出的通量； 若计算得 ，则闭合曲面内有负电荷，有来自四周的通量向曲面内汇集； 若计算
，则表明闭合曲面内无净电荷，通过该曲面的通量为零。高斯定理就是计算通过某一闭合曲面的电通量，从而反映了静电场的性质的物理定理。
2 选择合适的方法的证明高斯定理
高斯定理的证明常见有三种方法：（1）利用电场线模型。首先从点电荷位于球面内球心处的情况来证明高斯定理， 然后根据电通量表示通过某一面的电场线的条数这一形象说法，将结论推广到任意的闭合曲面 。这种方法相对比较简单，近几来的大学物理教材一般采用这种方法，这种方法基于电通量就是电场线条数这一理解，缺乏严谨性，适合一般高等院校工科生选择。（2）利用立体角的概念间接证明高斯定理[1]。此方法严谨， 对学生空间想象力及微积分知识要求较高，难度较大，适合能力较强的理工科学生选择。（3）利用纯数学和电场强度概念证明。这种方法物理含义不清晰，且运算非常繁杂和抽象。适合物理专业的学生选择。[2]
另外，文章[3]提出一种新的证明方法-"光影法"。该方法先借助"光"与" 影"的概念来分析立体角的有关结论，然后用得到的结论证明高斯定理。证明时从真空中点电荷的特例出发，最后推广到一般情况。这种方法直观、生动又不缺严谨性，适合理工科学生选择。
3 区分易混淆概念
静电场中的高斯定理内容较简单，但涉及到一些概念容易混淆。（1）区分场强E与通量。这两个量一个是标量，一个是矢量，一个是空间点函数，一个是对某个面元而言，不能简单地认为通过一个面元的电通量为零，则面元上各点场强为零。（2）区分总通量和部分通量。总通量由只由闭合曲面内电荷决定，而部分通量与闭合曲面内外电荷有关，还与该面积有关。闭合曲面总能量为零，部分通量不一定为零；部分能量为零时，总通量不一定为零。（3）区分电荷代数和为零和曲面内无电荷。电荷代数和为零和曲面内无电荷，总电通量都为零，但是因为电荷分布情况不同，曲面上各点的场强分布不同。
4 明确高斯面的选择
静电场中的高斯定理，提示了静电场是有源场。它最重要的应用在于在已知电荷分布的情况下简捷地求场强的分布情况。当场强具有对称性时， 用高斯定理来求场强的分布情况，可以简化运算。一般教材都会用来处理轴对称、柱对称、面对称三种情形的场强问题。应用时分4个环节，一是分析电场对称性；二是作出高斯面；三 是表示出通过高斯面的电通量；四是表示出高斯面内的电荷代数和；五是用高斯定理列方程求解。其中高斯面的选择是最关键的一个环节。若选择的高斯面合适，电场强度E便能从积分号中提出来，场强E就能用高斯定理求解得到。对于轴对称模型，选择圆柱体的表面为高斯面，见图一；
球对称模型，则选球面为高斯面，见图二；平面对称模型高斯面为圆柱面，见图三。因此，选择高斯面时应注意：（1） 需求场强的场点要在高斯面上；（2）高斯面上各部分面积方向应与场强E方向垂直、平行或有恒定的夹角；（3）高斯面上垂直于高斯面的场强各处数值相等，这部分Ecos?a为常数；（4）高斯面的形状应是规则的。
5 强调高斯定理与生活的联系
在简化计算具有对称性的电场时，高斯定理有着重要应用，比如：轴对称分布的均匀无限长带电直线、圆柱体、圆筒；球对称分布的均匀带电球面、球壳、球体，球形电容器；平对称分布的均匀带电的平面、平板等的电场的计算.但因为所提到的模型生活当中不太常见，给学生一种神秘感。因此，教师在讲高斯定理的应用时，除了教材中的模型，应将高斯定理与生活联系起来，适当补充高斯定理在实际生活中的应用，以增强学生的学习兴趣。
下面的案例为用高斯定理处理闪电问题。
高中物理电场范文6
关键词：高中物理；电磁学；学习素养
高中物理电磁学是重要的知识，学好电磁学知识在考试中可以获得更高的分数。电磁学中主要是包含磁场和电场知识，同时讲述了关于场和路之间的关系，在实际学习中，需要听从老师的安排和引导，深层次了解电磁学知识特点，有针对性选择学习方法，掌握物理知识。加强对其分析，结合笔者的相关学习经验，以求为其他的同学学习提供一定参考。
一、高中物理电磁学的特点
高中物理电磁学知识学习中，作为予以高度重视，作为一项重要内容，电磁学主要包含场和路，在实际学习中可以从这两个方面着手开展，在老师的帮助和引导下，挖掘电磁学的规律，有助于更好的解决电磁场问题，实现对电磁学的学习。诸如，在电磁学相关问题解答中，根据粒子不同运动情况下是力和運动联系组合，可以将电磁学的内容转变为力和运动的问题来解决，促使解题思路更为直观，充分将粒子运动情况展现出来。然后，结合牛顿定律，完成电磁学中关于力学内容的学习[1]。此外，电磁学中功和能的问题可以从能量守恒方面着手分析，设立能量方程式，这样电磁学内容解答也变得更为容易。
电磁学知识学习中，首要一点就是了解电磁学的特点和规律，将复杂问题转化为了解的力学和能量问题，便于学生整合所学知识来解决问题，提升解决问题能力。同时，电磁学学习中，对于复杂、抽象的物理问题，应该通过丰富想象力来学习电磁学知识，提升解题效率和质量。
二、高中物理电磁学内容探究
电磁运动是一种基础物质运动形式，电磁学本质包括电和磁两种。在高中物理知识学习中，学校和老师为了降低我们的学业负担，更加深层次理解和记忆电磁学知识，多数情况下是电和磁分开讲解，包括电流和静电量方面的知识。在学习关于磁知识时，主要是关于磁场、磁现象和辐射等内容整合在一起讲解。电磁学日常知识学习中，可以发现电和磁往往是同时存在的，有电的地方就肯定有磁的存在[2]。
三、高中物理电磁学的实践
知识来源于生活，最终必将回归生活。在高中物理知识学习中，由于物理知识和日常生活联系较为密切，同时也是一门研究自然规律的学科，只有提高对实验教学重视程度，才能有效整合所学的理论知识，提升学习成效，灵活运用到实际生活中[3]。
加强高中物理中的实验学习，尤其是电磁学相关实验，实践性特点较为突出。在以往的知识学习中就曾经了解到，物理知识和实际生活联系较为密切，无论是日常用电还是机械动力，均属于物理学知识，而电磁学内容同生活的密切联系，可以借此来开展学习活动，联系实际生活可以将抽象、复杂的电磁学知识精简化，加深知识的理解和记忆。同时，电磁是看不见、摸不着的，可以记住其他物质产生的现象来分析电磁学知识。也正是由于这一特性，所以在高中物理电磁学知识学习中，需要借助大量的电磁实验来学习，通过电场和磁场相互作用，通过产生的物理现象来加深对电场和磁场理解，提升学习成效。
在学习电场知识中，可以在电场中电子的加入进行加速，形成电子束，来分析相对应电场的强弱，判断电场方向。在磁场研究中，将细小的铁屑放入到磁场中，在磁场的作用下会形成有规律的排列方式，形成磁感线。物理实验学习中，电磁学是一项重要的知识，而物理实验则是学习电磁学的重要纽带，需要予以高度重视，切实提升高中物理电磁学知识学习有效性，为后续学习和发展奠定基础，有助于养成良好的学习素养。
高中物理电磁学知识学习中，经常会对一些已经发明和证实的公式和定律进行推导，在老师的讲解下，引导我们进行推导，可以进一步加深对这些公式和定理的掌握程度，便于后续解题中灵活运用。需要注意的是，在学习这些公式和定理中应该精益求精，促使内容精简化，结合以往的学习经验来组织学习活动开展。但是，在日常学习中，发现很多同学学习电磁学知识停留在表面上，对于知识缺乏深层次的理解和掌握，弄懂深层次的物理规律，灵活学习，而不是死记硬背，学习理论知识的同时，在实践操作中提升学习成效。
四、结论
综上所述，电磁学中主要是包含磁场和电场知识，同时讲述了关于场和路之间的关系，由于知识较为抽象和复杂，所以学习难度较高，这就需要养成良好的自主学习能力，可以灵活整合所学知识应用到实践中，提升实践学习成效，养成良好的学习素养，对于后续学习和发展意义深远。
（作者单位：武汉市第六中学）高正浩
参考文献
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