探究高中物理电磁感应解题技巧

高超

摘要：近几年来伴随着高中物理学习制度不断改变的情况，高中物理试题对学生的考察方面逐渐从仅需要学生掌握基础知识转变到对学生综合素质的考察.包括学生的分析推理能力，处理数理化的综合实验能力等.电学、磁学、力学综合起来就是电磁感应的实际.学生们想提升对于电磁感应内容的认知，首先要理解的是知识点之间的衔接，基础知识也必须要掌握牢固.电磁感应是高中考试必考内容，历年来考试试题也都难度较大.想要学好这一部分，就要整理归纳出电磁感应的知识点.以及它的出题类型和题型之间的相关联系.

关键词：高中物理;电磁感应;技巧

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2022）16-0109-03

电磁感应是在1831年被一位名叫迈克尔.法拉第的科学家发现的.电磁感应具体为磁与电的相互之间的关系，穿过闭合电路的磁通量如果发生变化的话，闭合电路中就会相应的产生感应电流.所以利用磁场产生电流的现象称为电磁感应.电磁感应是高中物理非常基础但是重要的知识点，它解释了电与磁的关系，并且在之后的人类用电开辟了道路.高中所学的电磁感应是一个非常困难的知识点，需要掌握基本的求解方法，丰富解题方法，从而提高求解电磁感应相关题目的技巧.

1 电磁感应在高中教学中的难点

电磁感应是磁通量变化产生感应电动势的现象，是电磁学领域中最伟大的发现之一.电磁感应现象的产生条件必须满足两点，缺一不可.第一是必须满足闭合电路，第二是必须使穿过闭合电路的磁通量发生变化.若想让磁通量发生变化有两种方法，第一种方法是让闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线的运动.第二种方法是让磁場在导体内运动.

电磁感应被发现之后，在生活中有了非常广泛的应用.

电磁感应最主要的特点就是电与磁之间可以相互转化.电与磁之间在闭合的线圈当中，磁通量改变必然能够产生电流.

通电的线圈可以产生磁场.电磁之间也可以进行相互转化，这也是能量层面转化中的一种方法.电与磁的相互转化证明了磁能与电能相互转化.所以说如果想要解析电磁感应之间的相关问题，必须要先学习掌握电与磁之间的关系，因为电与磁之间的关系体现了电磁能够产生能量并且能够相互转换.

电磁感应中感应电流的方向确定，将一个条形磁铁放入一个闭合的圆形线圈内，判断线圈内是否有电流产生，产生的感应电流方向可以根据楞次定律判断.

2 电磁感应题型分析

在学习电磁感应的时候必须注重构建知识框架，在高中的学习中概念学习法是非常重要的，不能忽视对于概念的学习和掌握.学生在课堂学习中必须先掌握电磁感应相关物理量的表达方式，其次要学会如何分析受力和电磁之间的相关转化，之后必须要学会快速分析电磁学中的知识要点，分析相关知识点之间的联系.构建一个相对完整的知识框架才能更好地了解电磁感应的相关问题.

题型之一是图像问题，图像问题在电磁感应现象中出现率非常的高，解题关键是需要结合图像问题掌握B-t、ф-t、E-t和I-t图线.首先学生要了解如何分析电磁感应定律，然后去观察图表中导体棒的运动过程.再去观察导体上的电流方向与大小.然后将图像分为几个部分，分批去观察电流在其中的变化.最后通过电磁感应变化的特性分析，得到电流大小的变化.之后根据题目中磁铁进入线圈的过程，用楞次定律得出电流的方向，最后进行电流大小的认定，得出正确答案.

题型之二是双导杆问题，双导杆问题是电磁感应现象中比较复杂的问题，它一般作为物理考试中最重要的压轴题目出现，它包含三种情况，一是有恒定外力且导轨之间是等间距的双导体杆问题;二是导轨之间是不等间距的双导体杆问题;三是竖直方向且导轨之间是不等间距的双导体杆问题.这类题型涉及复杂的物理过程，事物之间的状态变化过程，而且包含比较多的变量，因此给学生的学习带来很多困难，它对学生的动态分析问题能力提出了较高要求，在这类题目的解题过程中，需要学生综合运用电磁学中的相关规律，以及物理力学中的相关规律.

题型之三是单导杆问题，它包含两种情况，一是包含电源的单导杆问题;二是包含电容器的单导杆问题.第一种情况包含电源的单导杆问题又根据包含电源形式的不同分为三种，分别是电动式电源单导杆问题、发电式电源单导杆问题、电动式和发电式两种结合式的电源单导杆问题.第二种情况包含电容器的单导杆问题又根据包含电容器的形式不同分为两种，分别是充电式电容器单导体杆问题、放电式电容器单导体杆问题.充电式电容器单导体杆问题根据动力不同分为无外力的充电式电容器单导体杆问题和有外力的充电式电容器单导体杆问题.在解决这类型题目的时候，和在解决双导杆问题时一致，要综合运用电磁学和力学的相关规律，与双导杆不同的是单导杆问题往往涉及到临界值问题和极限值问题，因此在解答这类题目时，可以培养学生综合运用物理学知识解决问题的能力.

3 分析法解题技巧

整体分析法也是在遇到电磁感应问题时常用的解决方法，它是部分分析法的升级版，适合做更加综合的题目.部分分析法是需要解题者对题目进行拆分，根据每部分所出现的问题和物理量进行细分求证从而得出正确答案.而整体分析法需要解题者将整个题干读通并且有具体认知.考验解题者对于题感的整体把握度.其中比较容易出错的是滑杆切割磁场类的问题.求解这种题目有四种方法，第一是求滑杆最大速度，第二是求解电路中通过的电量，第三是求焦耳热，第四是求电路中不产生感应电流的情况.有一些题目会综合性的出来两个甚至两个以上的问题.在遇到这种题目时就需要细读题目，通过题目给出的数据进行整体分析.最后所得数据之间相互联立得出结果.

部分分析法是电磁学题目中经常出现的试题，可以利用所出题目的部分内容进行解答.主要做法是要在试题中找出与问题最相关的部分知识点，然后对这些知识点进行分析，在分析解答的过程中实现对试题问题的求证.

对称分析法则是通过对称原理解题，电磁学学习过程中会发现电场与磁场中，带电体有非常强的对称性，并且电磁学之中有两个定律可以证明对称性的存在.其一是安培环流定律，其二是高斯定理.这两种定律的应用有一个特定条件，是都需要选择一个闭合的曲面，并且要假设上面各个电场强度或者磁感应强度大小都是要保持一致的，并且夹角也要一致.这样就可以从公式中提出电场强度，从而解出正确答案.

我们可以用分析法尝试着解这个题：

如图1所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度B=1 T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5 m，现有一边长l=0.2 m、质量m=0.1 kg、电阻R=0.1 Ω的正方形线框MNOP以v0=7 m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，求：

【小题1】线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F;

【小题2】线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q;

【小题3】线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n.

分析这道题是图像问题，首先要分析图中的正方形线框受了哪些力，此题第一问就是综合性的问题求电磁场与安培力，用整体法分析找出相应物理量求出答案就可以了.第二问和第三问是综合性较强的题目，要用整体分析法得到题中的物理量.之后再进行分析用公式举一反三的到最后答案.

总的来说，电磁学在高中物理中占据十分重要的位置，是高中物理的重点和难点.在学习的过程中会遇到非常多的难题，在无法解决问题的時候首先要学会回归书本基础知识点，在捋清楚知识点之后多做练习，丰富自己的解题方法，提高解题效率和目的.之后在解答试题时主要也是考察对相关知识点熟练掌握，也要学会把知识点联系起来，在读试题时要学会分析和使用相应的技巧.重点分析题中的转化性和变化性，日常则要多加练习才能提高总体正确率和效率.

参考文献：

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[2] 修立信.浅析高中物理电磁感应在生活中的应用[J].数码世界，2017（12）：516.

[3] 刘昌涛.乐于探究 勇于实验——以《电磁感应现象》为例谈高中物理演示实验[J].中学物理（高中版），2015，33（10）：46-47.

[责任编辑：李璟]