试析如何通过填补法解决高中物理电学非对称问题

刘仲源

摘要：现今在高中各学科教育中学生学习方法在一定程度上都有创新，特别是物理学习方面，因高中物理电学非对称相关问题进行解决时是很复杂也很繁琐的过程，同时对于高中生来说解决物理电学非对称问题是很困难的，更是不愿意去面对此类问题。那么在高中物理学习过程中就需要探寻既简便又实用的解决方法，尤其是更为科学有效的电学非对称问题的解决方法是非常重要的。由此，通过不断的学习和实践证明，运用填补法进行解决高中物理的电学非对称问题，就是最为简化实用并科学有效的解决办法了。因此本文主要分析如何通过填补法来进行解决高中物理中的电学非对称的问题，并通过实例进行相关的阐述，希望可以为高中生学习物理课中的填补法提供有效的参考资料。

关键词：高中物理学习 电学非对称问题 填补法 分析与论述

这些年来，高中物理学习一直都是高中学科学习难度较强的，特别是在高中物理电学非对称问题的解决办法上很有难度，因此下文着重通过实例分析并阐述如何通过填补法来进行解决高中物理中的电学非对称的问题。

一、论述在高中物理学习中填补法解题的重要作用

在高中物理学习中相关电磁场的计算往往会遇到挖空的问题。就比如说将较为均匀的带电球整体中挖去了一个较小球体亦或将较长的直载流导体进行挖去小柱体的操作等等，这样就会破坏了原来对称性，即为电学非对称问题。而电学非对称问题产生后需求出相应剩余的部分产生的电磁场，而且为了可以使电学非对称问题解决起来简单并实用，就需要对挖除部分进行填补由此才可以重新处理为整体的部分，这样就可以很简单的进行相关计算并整理出求解的过程了，而这样的方法就是填补法即为等效叠加法，此方法不仅仅可以应用在高中物理学习中的电磁场相关计算，还可以應用与其它的学习方面，可见在高中物理学习中填补法解题的重要性了。

二、运用实例进行分析通过填补法进行解决高中物理的电学非对称问题

在进行高中物理的学习过程中，填补法能解决物理学习中很多比较复杂的问题，并且在高中物理学习中是很简单实用的方法，下文通过实例分析填补法解决高中物理的电学非对称的问题。

（一）实例一

在真空中有一个半径长R的均匀性带电的球面，该球面总的电量是大于0的Q。而球面进行挖去一个带电荷的小面积△S。那么假如在此面积进行挖去操作后没有影响到原电荷分布的情况下，当挖去△S时，球心O是处在多大的电场强度，哪个方向。

通过填补法进行解决时的过程是：假如补上所挖去部分的面积，在运用电场矢量的叠加方法，整体均匀性带电的球面所在球心的位置产生电场的强度E其实是挖去的面积和所剩下的面积在球心的位置产生出电场的强度为E1和E2矢量的和即E=E1+E2，再运用静电场相关的高斯定理可求出E=0，也就是E1+E2=0，然后再把挖去那部分带电体作为点电荷在球心（即O点的位置）产生电场的强度进行计算，方向是由△S为中心向球心（即O点）的位置指向。所进行挖去的△S部分之后，电场强度在球心（O点）位置的方向为由圆心O点向△S中心的指向。

（二）实例二

以R为半径的半圆弧的导线abc，在进行均匀的磁场[B]中要求以[V]的速度并以匀速的方式向右侧进行运动。这样此磁场方向需要在纸平面向里侧保持其垂直，而相应的弧形导线的平面需要与磁场进行垂直，运用这些条件进行计算，需要算出弧形导线的相关感应的电动势。

通过填补法进行求解时的过程是：利用所给出的公式进行求解弧形导线abc所产生的感应的电动势，可是若用公式计算的话是需要计算很多个量，过程就会很困难、繁琐，而且容易出现错误。为了使整体计算更为容易和简单可以把曲线计算转为直线计算，即可以将abc的三点之中的a与c两点用同质的导线进行连接进行形成闭合的一个回路，现根据法拉第定律进行操作，当连接出的闭合线运动在磁场内部时所穿过的回路相关的磁通量是可以保持不间断的，运算过程就是整体回路内部感应的电动势，其总和为0，即abc+ca=0。所以曲线的abc和直线的ac之间所产生电动势的大小是相等的，同时方向是相反的，那么电动势大小计算为abc=-ca=2BR，其方向是沿着cba的方向。

（三）实例三

在正方形平面中，相关的边长为a的垂线在距离中心位置的O点a2的地方，正点电荷的电量是q，按照已经知道的条件进行计算，算出所通过的正方形平面的相关电通量的情况。

通过填补法进行求解时的过程是：从分析问题相关的意思可以看出，这些正方形平面的每个面相关的元和源电荷q的距离并不是相等的，这样就不能使用公式进行计算出q点的场强在通过正方形平面的相关电通量。这就需要采用填补法进行相关的计算了，过程是运用正方形平面的6个边长分别都为a进行包围q的操作，使正六面体的中心处于q的位置。再运用高斯定理计算所经过的任意一个闭合的曲面，其相关的电通量都会等于其曲面所包围的相关电荷代数总和的十倍。由此进行解决出现的问题，而正六面体所形成的闭合的曲面，其电通量就是q0，因正六面体的中心在q点位置所以可以通过些正六面体任何一个面相关的电通量就是总电通量的16即为q（60）。

三、结语

综上所述，文章列举三个实例进行分析填补法解决高中物理的电学非对称相关的问题，直接说明了在高中物理的电学非对称问题上采用填补法进行解决是非常简单并实用的，整体过程也很容易处理，而且很方便的运用相关的公式以及定理，为高中物理学习中的电学非对称问题的解决提供了很有效并很科学的方法。因此，在进行实际高中物理学习的过程中可以全面的采用填补法进行快速的解决电学非对称问题，这样不仅仅学生可以在高中物理课堂学习上采用创新的方法进行学习，而且也在一定程度上也拓宽了高中学生对于解题的整体性思路，同时有利于更好的培养学生进行科学合理性的解决问题的相关能力，进而全面的提升他们学习物理的效率。

参考文献：

[1]魏生贤，毕雄伟，晏翠琼.巧用填补法解决大学物理磁学非对称问题[J].红河学院学报，2013，（04）.

[2]卢西宁.浅谈初中物理电学知识的学习策略[J].广西师范学院学报（自然科学版），2010，（S1）.

[3]魏生贤，邱学云，晏翠琼，等.巧用填补法解决大学物理电学非对称问题[J].文山学院学报，2013，（03）.

（作者单位：东北育才高中）endprint