类比法在电磁场教学中的应用

江海锋

(池州学院 机械与电子工程系，安徽 池州 247000)

新版的普通高校“十一五”国家级规划教材《电磁场与电磁波》[1]在章节的编排上具有很多优点，其中矢量分析作为章节的开篇帮助初学者进一步熟悉和巩固必须的基础性的数学技巧。随后的几章由浅入深介绍了有关静电场、静磁场以及电磁相互作用的基本规律以及应用发展。在课堂教学中，按照编者的思路进行讲授指导，一般情况下会获得较好的教学效果。

相对以往的电磁场方面的教材[2]，这本书在难度上有了一定程度的削减，对于应用性本科院校的学生而言，这往往是有益的。但是正因为学生的理论基础较弱，所以仅仅选择一本合适的教材是不够的，还需要授课教师在课堂教学上采取更多便于理解的方法[3-5]。结合本人在这门课程上的讲授经验以及学生的课堂反映，我觉得除了按部就班的讲授知识点，更重要的是需要突出类比的思路，这样学生可以更好更轻松的掌握电磁规律。下面就教学中的一些应用实例做初步的分析：

1 库仑定律与安培力定律的类比

库伦定律是由法国科学家库伦在1785年通过“扭秤实验”总结出来的实验定律，其数学表达式是：

。

安培力定律是法国物理学家安培在1820年通过测量载流回路间作用力总结出的表示静磁场作用的实验定律，公式为：

公式中的参量，教材中已有说明，这里不再赘述。上式如用电流元来表示，则为：

这表示电磁场的作用力总可以表示成元与场强的乘积，其中静电场的元是电荷，静磁场的元是电流。需要区别的仅仅是乘积的性质（常量与矢量，以及矢量与矢量）。在场强表达式中，电、磁影响与距离都满足平方反比关系。

2 静电场与恒定电场性质类比

首先我们知道，静电场、静磁场或恒定电场的相关性质都是由2种场矢量来描述的，若归根结底，考虑这两种矢量间的定量关系，那性质又都是由某一种场矢量来决定，比如：静电场的和（＝ε）；静磁场的和（=μ）；恒定电场→的和（→＝σ）。

其次，静电场的定义是指静止的电荷，在电量（或电荷密度）保持不变的情况下所激发的电场，它所满足的微分方程为：

3 静磁场矢量位与时变场矢量位类比

4 有源与无源空间中电磁性质类比

5 结论

在电磁场课程的教学过程中，通过对教材知识体系的把握以及授课过程中学生的反馈，个人觉得类比法对于帮助学生掌握电磁场的客观规律，提高教学质量非常重要。本文仅从一些小的事例出发剖析类比法的思路、应用，在于抛砖引玉，让更多更好的课堂教学方法融汇进来。

[1]谢处方,饶克谨.电磁场与电磁波[M].4版.北京:高等教育出版社,2006.

[2]郭硕鸿.电动力学[M].3版.北京:高等教育出版社,2008.

[3]陈瑞安.新课标理念下的高中物理探究式实验教学[J].技术物理教学，2012（4）：2-4.

[4]孙菊英.高中物理教学中情感渗透探析[J].考试周刊，2012（73）：148.

[5]居石磊.例谈类比法概念学习策略及反思[J].湖南中学物理，2012（10）：34.