類比法在電磁場教學中的應用

江海鋒

(池州學院 機械與電子工程系，安徽 池州 247000)

新版的普通高?！笆晃濉眹壹壱?guī)劃教材《電磁場與電磁波》[1]在章節(jié)的編排上具有很多優(yōu)點，其中矢量分析作為章節(jié)的開篇幫助初學者進一步熟悉和鞏固必須的基礎性的數(shù)學技巧。隨后的幾章由淺入深介紹了有關靜電場、靜磁場以及電磁相互作用的基本規(guī)律以及應用發(fā)展。在課堂教學中，按照編者的思路進行講授指導，一般情況下會獲得較好的教學效果。

相對以往的電磁場方面的教材[2]，這本書在難度上有了一定程度的削減，對于應用性本科院校的學生而言，這往往是有益的。但是正因為學生的理論基礎較弱，所以僅僅選擇一本合適的教材是不夠的，還需要授課教師在課堂教學上采取更多便于理解的方法[3-5]。結合本人在這門課程上的講授經(jīng)驗以及學生的課堂反映，我覺得除了按部就班的講授知識點，更重要的是需要突出類比的思路，這樣學生可以更好更輕松的掌握電磁規(guī)律。下面就教學中的一些應用實例做初步的分析：

1 庫侖定律與安培力定律的類比

庫倫定律是由法國科學家?guī)靷愒?785年通過“扭秤實驗”總結出來的實驗定律，其數(shù)學表達式是：

。

安培力定律是法國物理學家安培在1820年通過測量載流回路間作用力總結出的表示靜磁場作用的實驗定律，公式為：

公式中的參量，教材中已有說明，這里不再贅述。上式如用電流元來表示，則為：

這表示電磁場的作用力總可以表示成元與場強的乘積，其中靜電場的元是電荷，靜磁場的元是電流。需要區(qū)別的僅僅是乘積的性質(zhì)（常量與矢量，以及矢量與矢量）。在場強表達式中，電、磁影響與距離都滿足平方反比關系。

2 靜電場與恒定電場性質(zhì)類比

首先我們知道，靜電場、靜磁場或恒定電場的相關性質(zhì)都是由2種場矢量來描述的，若歸根結底，考慮這兩種矢量間的定量關系，那性質(zhì)又都是由某一種場矢量來決定，比如：靜電場的和（＝ε）；靜磁場的和（=μ）；恒定電場→的和（→＝σ）。

其次，靜電場的定義是指靜止的電荷，在電量（或電荷密度）保持不變的情況下所激發(fā)的電場，它所滿足的微分方程為：

3 靜磁場矢量位與時變場矢量位類比

4 有源與無源空間中電磁性質(zhì)類比

5 結論

在電磁場課程的教學過程中，通過對教材知識體系的把握以及授課過程中學生的反饋，個人覺得類比法對于幫助學生掌握電磁場的客觀規(guī)律，提高教學質(zhì)量非常重要。本文僅從一些小的事例出發(fā)剖析類比法的思路、應用，在于拋磚引玉，讓更多更好的課堂教學方法融匯進來。

[1]謝處方,饒克謹.電磁場與電磁波[M].4版.北京:高等教育出版社,2006.

[2]郭碩鴻.電動力學[M].3版.北京:高等教育出版社,2008.

[3]陳瑞安.新課標理念下的高中物理探究式實驗教學[J].技術物理教學，2012（4）：2-4.

[4]孫菊英.高中物理教學中情感滲透探析[J].考試周刊，2012（73）：148.

[5]居石磊.例談類比法概念學習策略及反思[J].湖南中學物理，2012（10）：34.