电磁学解题中模型法的巧用

　　摘要：在高中物理课程当中，电磁学是重要的学习内容，但是由于该部分知识较为抽象，所以很多高中生难以保证解题速度与解题质量。本文简要就模型法概念进行分析，并以此为基础探讨了如何利用模型法进行实际的电磁学问题解决。以期提高我们广大的高中生应用模型法在电磁学中解决问题的能力。

　　关键词：电磁学；模型法；解体应用

　　物理电磁学问题大都较为复杂和抽象，若在进行实际问题解决时采用直接分析与计算的方式来解决，可能会造成难以确定问题解决关键点，从而造成问题解决速度与质量都较为低下。模型法是高中物理课程中的重要学习思想，其不仅能帮助我们高中生进行知识理解，同时还能在电磁学问题解决中发挥重要的应用价值，是我们高中生必要掌握的问题的分析方法。

　　一、模型法概念分析

　　我们高中生在学习物理电磁学知识时，大都能就基础概念进行理解，但是在实际电磁学问题解决中却难以实现知识的灵活运用，无法准确的找到问题解决关键。针对这种情况，我们就可在实际问题解决时运用模型法来实现问题处理，这主要是由于大多数的电磁学题目都是建立在模型转换的基础上进行设置的。我们可以首先就题目题型本身进行归纳与分析，并以个人理解为基础进行所学电磁学知识的代入，从而实现问题的快速解决。但是由于电磁学本身涉及的模型较多，所以我们在实际问题解决时应当明确模型的具体使用范围，避免出现混合模型使用的情况。

　　高中电磁学中的常见模型主要包括以下几种。其一，平行通电导电模型。高中电磁学中的常见模型主要包括以下几种。其一，平行通电导电模型。该模型主要是针对“同向通电直线导线会发生相互吸引，相反则会相互排斥。”这一知识点而言的。为避免该知识内容与电荷、磁铁之间的相互排斥知识混淆，其可将同向的通电导向比作“同性恋”，建立相应的模型，提高对该知识内容的印象。

　　其二，磁铁与导线的转换法模型。通电导体跟磁体一样，周围也存在着磁场，这一现象叫做电流的磁效应，判定通电螺线管周围磁场的方向时，可用安培定则，即用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。于是我们可以把通有定向电流的导转换为磁铁来进行研究，在这样的转换模型当中，我们可更加直观的就磁铁与导线的作用力关系进行分析，方便解题。

　　二、模型法在实际电磁学问题解决中的应用

　　（一）“同性恋”模型的实际应用分析

　　例1：把带正电的绝缘圆环a与金属圆环b通过同心共面的方式进行放置，当小环a以原点为中心在平面内进行转动时，则金属圆环b中存在感应电流且方向为顺时针方向，并不断的进行收缩。分析绝缘圆环的磁场方向与运行变化。

　　我们在就该问题进行解决时，应当采用“同性恋”模型进行分析与解决。小环a转动时相当于电流，因为小环b中电流方向为顺时针，根据“同性恋”模型的原理，二者电流方向应相同，故a为顺时针。且b不断地收缩，我们可以知道b内的磁通量在减少，即a的电流大小在不断减少。同时根据右手定则我们可以判断，绝缘圆环a做顺时针减速運动，a内部的磁场方向垂直纸面向里。

　　（二）磁铁转换为导线模型的应用

　　例2：在某蹄型磁铁上方放置一直导线，蹄形磁铁左端为S极，右端为N极，并且保证该导线可实现自由旋转，判断若在导线中通入电流，且电流方向由左到右，则该导线的实际运动方式为？

　　我们在就这一问题进行解决时，可通过电流元法进行分析，即将该直线电流进行划分，使其成为AO`、O`O以及OB三个小的电流元，其中O`O段中的实际电流方向与其所处的磁场方向不同向，所以不会受到来自安培力所提供的作用力。通过左手定理进行分析可知，直线电流AO`段所受到的安培力的实际方向垂直于平面，且方向向外，而OB段则与之相反。由上述可判断该导线会发生运动，且运动方向表示为顺时针反向的旋转。同时，当该导线旋转经过90度时，其会在安培力的作用下出现逐渐的旋转下降。

　　以上问题分析方式在实际应用过程中虽然也能达到问题解决，但其所需通过的分析过程较多且复杂，不仅会造成问题解决时间的浪费，同时还可能出现分析失误。我们在该问题解决时，可将磁铁转换为导线，从而实现快速地解决问题。就以上题目为例，我们可将题目中的蹄型磁铁转换成和纸面相互垂直，且方向向外的导线，将原本较为复杂的问题转变成需要就通电导线之间的相互作用关系进行分析的题目，相对原问题更加简单。可直接判断出导线将会以顺时针旋转的方式进行运动，同时，运动方向为向下。而在该转化模型运用的基础上，还可充分结合“同性恋”模型进行问题分析，减少问题分析所用时间。此外，该问题解决方式在电磁学问题中的应用能切实提升高中生的学习积极性与学习自信心。

　　三、结束语

　　模型法相比于一般方法解题要迅速很多，可以将抽象的概念转化为具有物理意义的模型，辅助理解题意，也可以构建思维模式，对解题是十分有好处的。所以说我们高中生应该在平常做题的时候勤总结模型概念，勤使用模型方法，形成一种化抽象为具体的意识，切实提升个人对模型法的应用熟练度，充分发挥模型法在问题解决中的应用。

　　　参考文献 

　　[1]杜芸菲.高中物理电磁学解题方法分析[J].数理化解题研究，2017，（13）：74-75. 

　　[2]刘宇晗.高中物理竞赛中电磁学的解题方法分析[J].科技风，2016，（24）：162+177. 

    作者：候正男