《電磁學(xué)》完美詮釋了物理之簡單與和諧美

馮志芳 邵曉紅

摘 ? 要：電磁學(xué)是《大學(xué)物理》課程中非常重要的一部分內(nèi)容，通過對電磁學(xué)部分所有知識點的研究、比較，結(jié)合多年一線教學(xué)經(jīng)驗，筆者把電磁學(xué)部分的所有的知識點采用表格的形式做了全面的梳理、總結(jié)，經(jīng)過梳理發(fā)現(xiàn)，電磁學(xué)完美地詮釋了物理之簡單、和諧和美。梳理后的表格更加有助于大家快速的理解和掌握電磁學(xué)方面的知識，建立完整電磁學(xué)的知識結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：電磁學(xué) ?環(huán)路積分 ?高斯定理

中圖分類號：O441 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0186-02

Abstract： Electromagnetics is a very important part in College Physics. Through investigating and comparing all knowledge in electromagnetics and combining with many years of teaching experience， the author makes a comprehensive untangling and summary for all knowledge. Therefore， the knowledge is presented as forms. It is found that electromagnetism explains perfectly the Physics. It is simplicity， harmony and beauty. The forms can help us to understand and master quickly the knowledge of electromagnetics and establish a whole knowledge structure about electromagnetics.

Key Words： Electromagnetics; Loop integral; Gauss theorem

幾百年來，人們對物理學(xué)的“簡單、和諧和美”贊嘆不已，這種簡單、和諧和美體現(xiàn)在物理學(xué)的不同范疇，如經(jīng)典力學(xué)中的牛頓第二定律，用最簡單的數(shù)學(xué)形式F=ma詮釋了物體受力與物體運動之間的關(guān)系;物理學(xué)家經(jīng)過大量實踐經(jīng)驗總結(jié)出能量守恒定律在力學(xué)、熱學(xué)等不同領(lǐng)域都有其廣泛的適用性;狹義相對論中的洛倫茲變換式在低速條件下轉(zhuǎn)換為伽利略變換式，體現(xiàn)了物理學(xué)的高速運動和低速運動之間的和諧與統(tǒng)一;磁學(xué)中電生磁、磁生電完美詮釋了物理學(xué)的對稱美[1]。

《物理學(xué)》包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動、光學(xué)及其量子物理幾大部分[2]，其中，學(xué)生較難掌握的是力學(xué)部分和電磁學(xué)部分。筆者通過對“電磁學(xué)”部分所有知識點的詳細地分析、比較，發(fā)現(xiàn)電磁學(xué)部分的知識點完美地詮釋了物理之簡單、和諧和美。筆者將電磁學(xué)部分的知識點以表格的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，除了可以幫助學(xué)生更好地理解、掌握電磁學(xué)部分的知識，還可以讓他們構(gòu)建起完整的電磁學(xué)知識體系。

1 ?靜電學(xué)和穩(wěn)恒磁場

靜電學(xué)和穩(wěn)恒磁場是電磁學(xué)部分的重要內(nèi)容，這兩部分的知識點及其講授方法都具有很多的類似性，筆記結(jié)合多年一線教學(xué)的經(jīng)驗，通過分析這兩部分所有知識點及其課堂講授的方法，總結(jié)和梳理出表1所示的內(nèi)容。

通過表1，可以發(fā)現(xiàn)靜電場與穩(wěn)恒磁場是如此的相似，兩者非常完美的體現(xiàn)了物理的和諧之美、對稱之美。如物理量E和B的引入方法，都是通過分析電荷受力給出了兩者的定義式;兩者都存在高斯定理、環(huán)路積分定理，但由于兩種場本質(zhì)的不同，這兩個定理之間又存在一定的差異;且兩種物質(zhì)都具有一定的能量，其能量密度公式具有如此完美的相似性等。

2 ?電介質(zhì)和磁介質(zhì)

電介質(zhì)和磁介質(zhì)是電學(xué)和磁學(xué)部分重要的知識點，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對這兩部分知識的理解和掌握情況不是很好，筆者通過對這兩部分分知識的比較、梳理，總結(jié)內(nèi)容如表2所示，通過列表法，可以讓學(xué)生快速的把兩種介質(zhì)聯(lián)系起來，并且掌握了相關(guān)的知識點。

3 ?動生電動勢和感生電動勢

動生電動勢和感生電動勢是電磁感應(yīng)中兩種典型的現(xiàn)象：動生電動勢是由于導(dǎo)體做切割磁力線運動而產(chǎn)生的電動勢，感生電動勢是由于磁場隨時間變化而產(chǎn)生的電動勢，兩者雖然產(chǎn)生電動勢的條件不同，但又具有許多相似性，筆者把這兩種電動勢進行了總結(jié)、比較，如表3所示。

4 ?結(jié)語

筆者通過對“電磁學(xué)”部分所有知識點的分析、比較、梳理，把電磁學(xué)部分的知識點以表格的形式進行了全面的總結(jié)。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，電磁學(xué)部分的知識點完美地詮釋了物理之簡單、和諧和美;同時，相關(guān)知識點之間通過表格對比、總結(jié)后，可以幫助學(xué)生更好地理解、掌握電磁學(xué)部分的知識，讓他們構(gòu)建起完整的電磁學(xué)知識體系。

參考文獻

[1] 聶傳輝，孫立平，劉祥，等.電磁學(xué)中的表格對比學(xué)習(xí)[J].物理通報，2019（2）：30-33.

[2] 馬文蔚.物理學(xué)[M].6版.北京：高等教育出版社，2014.