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电磁场理论的教学探索
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【高中物理教改论文】 英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究成果的基础上,从理论上进行了概括、总结和推广,建立了电磁场概念和电磁场方程组,从而建立了完整的电磁场理论.但理论内容比较抽象,在高中阶段只能要求学生对“变化的磁场产生电场和变化 的电场产生磁场”,有一个初步的、定性的了解,而不要求进行较深刻的阐述.因此,教学中如何讲授才能做到既通俗、简明、科学,又能把握好知识的深广度,使学生便于理解和接受,自然就成为教学研究的一个重要课题.本文只介绍笔者采用《全日制普通高级中学教科 书》物理(试验本)教学时,所做的初步尝试,仅供读者参考. 一、关于“变化的磁场产生电场”的教学探索 电磁场理论要点之一-变化的磁场产生电场,是麦克斯韦用场的观点研究了宏观电磁感应现象后,揭示出来的本质内涵,变化的磁场和电场的联系,由场方程(场强环流定律) 具体确定.在教学中要紧密结合学生已掌握的电磁感应知识,充分挖掘示意图的教学功能,示意图既反映了规律的方向性关系,又反映了规律的半定量关系,示意图是形象化了的场方程,具体讲述分三步进行: 1.在变化的磁场中放一个闭合电路,电路里将会产生感应电动势e和感应电流i.当磁场b增强时,根据楞次定律可知:感应电流产生的磁场方向与b反向,阻碍磁通量的增加,感应电动势和感应电流的方向,如图1所示. 2.用场的观点分析,可认为电路里能产生感应电流,是因为变化的磁场产生了一个电场,这个电场驱使导体中的自由电荷定向移动,产生了感应电流. 3.麦克斯韦进一步把这种用场来描述电磁感应现象的观点,推广到不存在闭合电路的情况.他认为,变化的磁场产生电场,是一种普遍的现象,跟闭合电路是否存在无关(如图2所示). 说明:1.由上述分析可知,变化的磁场产生的电场与静电场不同,其电场线是闭合曲线,很像水的涡旋,故又叫做涡旋电场,值得强调的是,《全日制普通高级中学教科书》物理(试验本)第四册ⅱ(人民教育出版社出版,1998年6月第1版)第128面图19
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