淺析高中物理電磁力在生活中的運(yùn)用

楊軻懿

摘要：電磁力是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)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(shí)點(diǎn)之一。電磁力知識(shí)不僅僅與電學(xué)有關(guān)，還涉及到磁場(chǎng)與力學(xué)中能量守恒定律相關(guān)的知識(shí)，一般來說，電荷在磁場(chǎng)中受到電磁力的影響而改變自身運(yùn)動(dòng)軌跡，在一定條件下做功會(huì)產(chǎn)生電流。高中生想要提高對(duì)電磁力的認(rèn)知水平不能局限于課本知識(shí)的了解，還需要結(jié)合生活聯(lián)系實(shí)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(xiàn)象，探究高中物理電磁力在生活中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：高中物理；電磁力；高中生視角；物理水平

關(guān)于電磁力的定義，歷來物理學(xué)界有兩種說法，第一種說法認(rèn)為，電磁力是電荷與電流在磁場(chǎng)中所受力的總稱，并不包括載流導(dǎo)體所受的力，另一種說法認(rèn)為，出去電荷與電流受到的力，載流導(dǎo)體所受力也被視為電磁力。無論哪種說法是對(duì)是錯(cuò)都不會(huì)影響到電磁力在生活特定領(lǐng)域中的運(yùn)用，自從物理學(xué)的發(fā)展與普及，人們開始將各種物理知識(shí)與原理運(yùn)用到生產(chǎn)與生活中，物理就是生活的一部分。

一、高中物理電磁力相關(guān)知識(shí)與運(yùn)用原理

電磁力因?yàn)闂l件限制還不能夠在生活中被人們廣泛運(yùn)用，一些高科技領(lǐng)域提供了研究器材，物理學(xué)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(xué)與力學(xué)范疇，電磁力不會(huì)做功，但在一定條件下會(huì)驅(qū)動(dòng)物體做功，將另一種能量會(huì)轉(zhuǎn)換為動(dòng)能或是勢(shì)能，因此可以成為能源轉(zhuǎn)化的推動(dòng)力之一。探究高中物理電磁力在生活中的運(yùn)用需要結(jié)合相關(guān)物理知識(shí)與物理原理，電磁力相關(guān)知識(shí)。高中物理電磁力涉及到的相關(guān)知識(shí)與運(yùn)用原理較為復(fù)雜，無法詳盡描述，以下選取三個(gè)方面作為參考：

1.電磁力的性質(zhì)與發(fā)現(xiàn)過程自然界的基本力從強(qiáng)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(qiáng)相互作用力。電磁力是第二強(qiáng)的力。物理學(xué)家通過一系列的現(xiàn)象與研究表面這種力的存在，電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是會(huì)發(fā)生一定的偏移，而這種偏移一開始科學(xué)家以為是萬有引力的作用，然而萬有引力對(duì)質(zhì)量幾乎為零的電荷毫無作用，并不可能改變電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。物理學(xué)家通過加大磁場(chǎng)的磁力繼續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到洛倫茲力，由無數(shù)電荷組成的電流在磁場(chǎng)中流動(dòng)受到安培力。

2.電磁力的方向與大小物理學(xué)上將電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受電磁力稱之為洛倫茲力，電流在磁場(chǎng)中流動(dòng)所受電磁力稱之為安培力，電磁力會(huì)不斷改變電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因?yàn)樗姆较蚴冀K與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，根據(jù)高中物理知識(shí)里的能量轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)，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(yùn)動(dòng)速度再乘以磁場(chǎng)強(qiáng)度。

3.電磁力的特點(diǎn)分析與運(yùn)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(duì)電荷或電流做功，根據(jù)能量守恒定律，沒有物體對(duì)電荷做功電荷的能量將不會(huì)增加，因此電荷的動(dòng)能將不會(huì)產(chǎn)生變化，然而電磁力的存在卻使運(yùn)動(dòng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向不斷發(fā)生改變。萬有引力能夠做功在于它與物體運(yùn)動(dòng)方向可以一致，如自由落體運(yùn)動(dòng)中萬有引力不斷對(duì)物體做功，物體勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能并不斷加速。盡管電磁力不能做功，卻能夠改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在物體運(yùn)動(dòng)方向改變的過程中試圖將物體的動(dòng)能減少，使得動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他能量。

二、高中物理電磁力在人們生活中的運(yùn)用

盡管電磁力在人們生活中的應(yīng)用沒有普及，卻也影響著人們的日常生活，雖然電磁力應(yīng)用領(lǐng)域的規(guī)模并沒有非常龐大，卻有廣闊的發(fā)展前景。今后隨著物理技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，電磁力的應(yīng)用將會(huì)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(fā)現(xiàn)其中運(yùn)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(yùn)用列舉以下三樣：

1.供電領(lǐng)域的運(yùn)用傳統(tǒng)的供電方式是化石燃料的燃燒提供能量發(fā)電，而地球中的化石燃料相當(dāng)有限，幾乎不可再生，于是人們嘗試將水能，太陽能，風(fēng)能，地?zé)崮?，海洋能作為新能源發(fā)電，而無論哪種發(fā)電方式都離不開電磁力的作用。電磁力在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)不斷改變轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方向，使得轉(zhuǎn)子穿過磁場(chǎng)于是產(chǎn)生電流。這種運(yùn)用方式是電磁力在生活中最為普遍的運(yùn)動(dòng)，由于現(xiàn)代人們的生活已經(jīng)無法離開電力，而電力的產(chǎn)生必須利用磁場(chǎng)，盡管電磁力不是一種能源，但卻為電力的產(chǎn)生提供了極大的便利。

2.磁懸浮列車的運(yùn)用近年來在一些高鐵上陸續(xù)出現(xiàn)磁懸浮列車，這種新型具備著其他車輛無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如絕對(duì)安全的環(huán)境，高速平穩(wěn)的行駛。磁懸浮列車?yán)昧穗姶帕Φ脑?，通過加大軌道磁場(chǎng)中的強(qiáng)度給列車向上的作用力，當(dāng)這種作用力逐漸增大抵消萬有引力之時(shí)，列車會(huì)懸浮在空中，通常車輛行駛會(huì)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(jì)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(chǎng)與磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)受到電力與磁力的作用，裝置選擇提高磁場(chǎng)強(qiáng)度并對(duì)提高電流給粒子充能，由于粒子受到電磁力的影響運(yùn)動(dòng)偏移中在裝置中不斷地旋轉(zhuǎn)，通過加大旋轉(zhuǎn)角度最后彈射出去，最后的結(jié)果是粒子獲得了極高的動(dòng)能，這為物理學(xué)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(yīng)用型學(xué)科在生活中經(jīng)常涉及，電磁力的相關(guān)知識(shí)與應(yīng)用較為復(fù)雜，相對(duì)于其他知識(shí)版塊在生活中的運(yùn)用也較少，然而電磁力的相關(guān)研究與運(yùn)用卻有極其重要的意義，在物理的不斷深入發(fā)展后必將給人們帶來新的福音。

參考文獻(xiàn)：

[1]尚振球.在電磁力計(jì)算中要注意正確應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)第三定律[J].電工技術(shù)雜志.1985年9月

[2]王瑩.有關(guān)電磁力應(yīng)用的新技術(shù)[J].電工技術(shù)雜志.1986年11月endprint