關(guān)于電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度的討論

彭博欣 華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)

高中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的過程中，常常會碰到電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度相關(guān)問題，其不但是物理知識學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，還是物理知識學(xué)習(xí)的重點(diǎn)問題?，F(xiàn)代高中學(xué)生，常常將磁場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度混淆，并且在遇到電場強(qiáng)度問題的時候，常常不知道如何下手。因此，下面就對磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行了深入探討。

1 高中物理電場強(qiáng)度基本概念及其解題方式

1.1 電場強(qiáng)度的基本概念

在高中物理中，所謂的電場強(qiáng)度就是使用來表達(dá)電場強(qiáng)弱以及方向的一種物理量。大量實(shí)驗證明，在電場里面的某一點(diǎn)，試探正電荷在此點(diǎn)所受到的電場力和其帶電荷的比值是一個以及試探點(diǎn)電荷沒有關(guān)系的量。然后通過試探點(diǎn)電荷在此點(diǎn)受電場力方向就是電場方向，之前述比值為大小矢量定義成此點(diǎn)的電場強(qiáng)度使用E進(jìn)行表述。根據(jù)界定，電場里面的某一點(diǎn)電場強(qiáng)度方向可以通過采用試探點(diǎn)電荷在此點(diǎn)受電場力的電場方向進(jìn)行確定。電場強(qiáng)弱可以通過試探電荷所受力以及試探點(diǎn)電荷帶電量比值進(jìn)行確定。

1.2 電場強(qiáng)度解題的方式

在進(jìn)行高中物理學(xué)習(xí)的過程中，有關(guān)電場強(qiáng)度解題的方式大致可以劃分成這樣幾種類型：也就是公式、圖像以及疊加方式。

第一，運(yùn)用圖像方法解決高中物理電場強(qiáng)度問題。實(shí)際上，圖像方法是指采用E-X圖像以及φ-x圖像的意義解答的方式，在φ-x圖像里面，其切線的斜率大小就是此處電場強(qiáng)度的大小。打個比方，在空間中某一個靜電場的電勢φ在x軸中，見圖1，x軸中的B點(diǎn)和C點(diǎn)電場強(qiáng)度在方向中的分量分別為EBX和ECX,以下說法準(zhǔn)確的應(yīng)該是哪一個？1.EBX的方向圍繞x軸正方向；2.EBX的大小比ECX大小要大一些；3.負(fù)電荷圍繞x軸由B轉(zhuǎn)移到C的時候，電場力先開始做正功，然后開始做負(fù)功；4.電荷在O點(diǎn)中所受到的電場力在x軸方向中的分量是最大的。

分析：在這個問題里面，電場為非勻強(qiáng)的電場。首先，根據(jù)其方向分析和判斷，從電場線方向電勢下降，可以了解到從O點(diǎn)分別指向x軸正方向與負(fù)方向。其次，x方向中的電場強(qiáng)度大小判斷出，從φ-x圖像切線的斜率是該位置電場強(qiáng)度的大小，可以了解到從O點(diǎn)圍繞x軸正方向的電場強(qiáng)度由0逐步增加到最大且逐步變小。一樣的道理，從O點(diǎn)圍繞x軸負(fù)方向的電場強(qiáng)度由0逐步加大到最大且逐步變小；可以得到EBX大于ECX，因此O點(diǎn)的場強(qiáng)是0，所以最后的正確答案是第二個選項與第三個選項。

第二，運(yùn)用公式方法解決高中物理電場強(qiáng)度問題。采用公式法解決電場強(qiáng)度問題，通常電場強(qiáng)度公式和適用條件應(yīng)當(dāng)有這樣幾個：首先為電場強(qiáng)度的定義式子，可以將該公式適用在所有電場中。其次，為勻強(qiáng)電場內(nèi)電場強(qiáng)度以及電勢差的一種關(guān)系式子，僅僅可以使用在勻強(qiáng)電場中。最后，為真空內(nèi)點(diǎn)電荷生成電場強(qiáng)度的決定公式，僅僅適合使用在單獨(dú)的點(diǎn)電荷在空間中隨意一點(diǎn)生成的電場強(qiáng)度大小。

圖1

2 高中物理中磁場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系

2.1 磁場強(qiáng)度

所謂的磁場強(qiáng)度就是經(jīng)過類比電場與磁場，在磁荷觀點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，是根據(jù)庫倫提出來的使用在描繪磁場強(qiáng)弱的物理量。在多年以前，庫倫依據(jù)研究電場的方式，確定了磁庫倫定律，即兩個磁荷之間引力與斥力大小和其磁荷強(qiáng)度乘積是正比關(guān)系，和其之間的間距平方是反比關(guān)系，也就是F=Kqm1.qm2/r2。因此界定磁場內(nèi)某一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度是H=F/qm，而F是試驗磁荷qm在磁場內(nèi)某一點(diǎn)所受磁場力。所以，磁場內(nèi)某點(diǎn)的磁場強(qiáng)度，數(shù)值中等于單位正磁荷在此點(diǎn)受的磁場力。

2.2 磁場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的關(guān)系

實(shí)際上，在電磁學(xué)里面，將磁場強(qiáng)度看成是描繪磁場的輔助量，與此同時，僅僅在進(jìn)一步探討磁介質(zhì)里面的磁場性質(zhì)的時候才產(chǎn)生的。在真空中，假設(shè)存在一個電流，那么其四周空間一定會出現(xiàn)磁場，某一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度可以被叫作H。如今，假設(shè)此電流并不存在真空中，存在充滿某一種材料的環(huán)境中，可將材料叫作磁介質(zhì)，如此就相當(dāng)于將磁場H添加到了某一種材料里面，材料遭受到磁場H的影響就會生成附加場。所以，將此過程叫作磁介質(zhì)磁化，也就是磁介質(zhì)產(chǎn)生了磁性，同時還生成了磁場。接著深入設(shè)想在磁場內(nèi)的該點(diǎn)放置上試探性的電流元，此時其所感覺到的是總磁場而非磁場H，試探電流元感覺到的磁場就是物理課本中所界定的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。因此，可以將磁場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度關(guān)系整理與歸納出來就是：第一，H為電流帶來的磁場，B為試探電流元所感覺到的磁場。第二，磁場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度關(guān)系的數(shù)學(xué)表述可以寫為B(r)=H（r）=M（r），r代表的是空間位置中的某一個點(diǎn)。第三，H為外場，而B為總場，也就是磁感應(yīng)強(qiáng)度為電流生成的磁場H與磁介質(zhì)被磁化以后帶來的磁場M矢量和。

3 結(jié)束語

作為高中學(xué)生，在學(xué)習(xí)高中物理有關(guān)電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度相關(guān)知識的過程中，需要熟練掌握好電場強(qiáng)度的解題技巧，與此同時，正確區(qū)分磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度。如此一來，才能將電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度相關(guān)物理知識學(xué)好。

[1]王虎.淺談高中物理電學(xué)學(xué)習(xí)的心得[J].考試周刊,2018(16):153.

[2]顧健,陸建隆.“磁感應(yīng)強(qiáng)度”教學(xué)中的科學(xué)方法教育探討[J].物理之友,2016,32(06):5-7.