物理学习中如何把握电场和磁场

林大皓 武汉市洪山高级中学

电场和磁场虽然客观存在，但却看不着、摸不着，所以对于高中生来讲其相关知识很是难以理解。同时，由于电场和磁场的知识点较多，且相似性较高，因此，高中生在学习时就很难把握清楚其相关知识，甚至发生将知识混淆的情况。其实，物理学中“场”这一概念是指存在具有一定性质的物体能对与之不相接触的类似物体施加一种力的情况的以空间位置函数来表示的某种空间区域。

1 电场

电场是指电荷即磁化周围空间里存在的一种特殊媒介物质，具有力和能的特性，其中前者是指电场对本电场中的电荷具有作用力。后者是指当电荷在本电场中移动时，前者所产生的作用力对该电荷做功。由于实际中电场的具体情况有所不同，电场又可分为静电场、恒定电场、涡旋电场三种。

1.1 静电场

静电场是指观察者与电荷相对静止时所观察到的电场。其中的电荷被称为静止电荷，又被称为场源电荷，简称源电荷。其基本特征是静电场对存在其中的静止电荷的有力的作用。因此，换句话来说，静电场的定义又可以是静止电荷在其周围空间激发的电场，是一种存在与静止电荷周围的特殊媒介物质。因为静电场的电场线并不闭合，所以其无论其中存在的电荷沿任意闭合路径进行移动，电场力所做的功皆是零，由此可知静电场和静电力都具有保守性。

1.2 恒定电场

恒定电场是指一种闭合回路中电源两极上带的电荷与导线和其他电学元件上堆积的电荷共同激发而形成的电场，其中存在的电荷分布较为稳定且电场线处处沿着导体方向。其中需要注意的是，导线接通电源后会以极快的速度形成电场。恒定电场中，自由电荷在导体中移动的轨迹都是定向的，而且随着时间的变化存在其中的电荷分布和电场强度皆不会发生变化。因此与静电场相同，恒定电场对于存在其中的电荷会有力的作用，然后形成电流。在这一过程中，自由电荷所做的运动是均匀速率不变的，这是因为其受到了不动粒子的阻碍。

1.3 涡旋电场

涡旋电场是指随时间变化的磁场在其周围空间所激发的、能对身处其中的带电粒子施以力的作用的、能使闭合回路中产生感应电动势和感生电流的一种电场。这种电场因具有涡旋形而被称为涡旋电场，又称为感应电场。这种电场与静电场不同具有非保守性，因此其电场线不仅闭合，还没有始点和终点，同时呈弯曲状以包围变化的磁场。由于现行物理高考中对于涡旋电场的考察较少，所以本文就不再多做介绍。

2 磁场

磁场是指一种看不见、摸不着的，不是由原子组成，也不是由分子组成的，客观存在的特殊物质，其通常存在于电流、运动电荷、磁体、变化电场的周围空间。运动电荷或电场的变化是磁场产生的原因。具体来说就是，磁场存在于磁体周围，磁场帮助各磁体间不用接触就可以进行相互作用，同时电荷的运动又使得磁体产生了磁性。

磁场对电流、磁体的作用力或力矩皆是由于磁场能够对存在其中的运动电荷施加作用力，后者是磁场的基本特征。在一定空间区域内连续分布的矢量场是磁场的一大特点，因此，在对磁场进行描述时，可以使用磁感应强度矢量场和磁感线两种工具。同时，磁场作为一个矢量场具有无源有旋的特点，其磁力线不中断交叉，且成族呈曲状出现。这就表明沿磁力线的环路积分不为零，磁场不具有保守性，而具有有旋性。

3 电磁场

英国科学家麦克斯韦在1864年在对前人的研究成果分析总结后，确定了电磁波存在且其传播速度与光相同，从而建立了一套完善的电磁波理论。二十三年后，德国科学家赫兹通过实验验证了麦克斯韦理论的正确性。即电磁波确实存在，且以有限的速度进行传播。同时赫兹还有了电磁波具有可交换的能量和动量，其与粒子之间还可以互相转化，与实物之间也能互相作用等新的发现，有利地证明了电磁场是一客观存在的、没有静质量的物质这一论断。带电物体所产生的物理场就是电磁场，电磁场又反过来对这些带电物体产生作用力，麦克斯韦方程和洛伦兹定律是描述这二者关系的较好的工具。换句话来说，随时间变化电场产生磁场，随时间变化磁场产生电场，二者之间具有紧密的内在联系，互为因果，相互依存，然后所成的统一体就是电磁场。值得注意的是，静电场不能产生磁场。

4 结束语

由于电场和磁场相关知识的抽象性，高中生学习把握起来比较困难。因此，高中生有必要对其相关知识有一个比较深入、清楚的了解，弄清楚电场、磁场以及电磁场的概念、特点、性质以及这些场之间的相似与不同处。这样高中生就能够对电场和磁场的相关知识有一个比较清楚明白的了解，在物理学习时就会比较容易把握相关知识。

[1]刘红超.浅谈高中物理中的静电场和磁场[J].科研,2016,(12):44.

[2]李子康.电磁场知识在实际生活中的应用探讨[J].小作家选刊,2016,(2):58.