浅析高中物理电磁力在生活中的运用

杨轲懿

摘要：电磁力是运动电荷在磁场中所受的力，属于自然界四大基本力之一，是高中物理的重要知识点之一。电磁力知识不仅仅与电学有关，还涉及到磁场与力学中能量守恒定律相关的知识，一般来说，电荷在磁场中受到电磁力的影响而改变自身运动轨迹，在一定条件下做功会产生电流。高中生想要提高对电磁力的认知水平不能局限于课本知识的了解，还需要结合生活联系实际举一反三。文章基于高中生的视角，以全面化客观化的方式观察生活现象，探究高中物理电磁力在生活中的运用。

关键词：高中物理；电磁力；高中生视角；物理水平

关于电磁力的定义，历来物理学界有两种说法，第一种说法认为，电磁力是电荷与电流在磁场中所受力的总称，并不包括载流导体所受的力，另一种说法认为，出去电荷与电流受到的力，载流导体所受力也被视为电磁力。无论哪种说法是对是错都不会影响到电磁力在生活特定领域中的运用，自从物理学的发展与普及，人们开始将各种物理知识与原理运用到生产与生活中，物理就是生活的一部分。

一、高中物理电磁力相关知识与运用原理

电磁力因为条件限制还不能够在生活中被人们广泛运用，一些高科技领域提供了研究器材，物理学家试图从中深入探索研究，以期得出最新的物理科研成果。电磁力属于电学与力学范畴，电磁力不会做功，但在一定条件下会驱动物体做功，将另一种能量会转换为动能或是势能，因此可以成为能源转化的推动力之一。探究高中物理电磁力在生活中的运用需要结合相关物理知识与物理原理，电磁力相关知识。高中物理电磁力涉及到的相关知识与运用原理较为复杂，无法详尽描述，以下选取三个方面作为参考：

1.电磁力的性质与发现过程自然界的基本力从强到弱排列依次为万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。电磁力是第二强的力。物理学家通过一系列的现象与研究表面这种力的存在，电荷在磁场中运动是会发生一定的偏移，而这种偏移一开始科学家以为是万有引力的作用，然而万有引力对质量几乎为零的电荷毫无作用，并不可能改变电荷的运动状态。物理学家通过加大磁场的磁力继续观察，发现电荷有较大的偏移，因此否定了电荷受到万有引力所以偏移的说法，在深入研究后发现电荷在磁场中运动受到洛伦兹力，由无数电荷组成的电流在磁场中流动受到安培力。

2.电磁力的方向与大小物理学上将电荷在磁场中运动所受电磁力称之为洛伦兹力，电流在磁场中流动所受电磁力称之为安培力，电磁力会不断改变电荷的运动状态，因为它的方向始终与电荷的运动方向垂直，根据高中物理知识里的能量转化定力，力的距离与力的方向再乘以角度的余弦，得出无论电荷运动多远，无论电磁力有多大，余弦均为零，因此洛伦兹力永不做功。力是否做功与力的大小是否为零是两码事，洛伦兹力为电荷的电荷量乘以电荷运动速度再乘以磁场强度。

3.电磁力的特点分析与运用原理与其他自然界的三种力不同，电磁力是一种极为特殊的力，它的特殊之处在与永不对电荷或电流做功，根据能量守恒定律，没有物体对电荷做功电荷的能量将不会增加，因此电荷的动能将不会产生变化，然而电磁力的存在却使运动电荷的运动方向不断发生改变。万有引力能够做功在于它与物体运动方向可以一致，如自由落体运动中万有引力不断对物体做功，物体势能转化为动能并不断加速。尽管电磁力不能做功，却能够改变物体的运动状态，在物体运动方向改变的过程中试图将物体的动能减少，使得动能转化为其他能量。

二、高中物理电磁力在人们生活中的运用

尽管电磁力在人们生活中的应用没有普及，却也影响着人们的日常生活，虽然电磁力应用领域的规模并没有非常庞大，却有广阔的发展前景。今后随着物理技术的继续发展，电磁力的应用将会普及，为人们的生活带来新的福音。高中生需要善于观察生活，才能发现其中运用的事例，在研究分析后，将高中物理电磁力在人们生活中的运用列举以下三样：

1.供电领域的运用传统的供电方式是化石燃料的燃烧提供能量发电，而地球中的化石燃料相当有限，几乎不可再生，于是人们尝试将水能，太阳能，风能，地热能，海洋能作为新能源发电，而无论哪种发电方式都离不开电磁力的作用。电磁力在发电机转子运动时不断改变转子的运动方向，使得转子穿过磁場于是产生电流。这种运用方式是电磁力在生活中最为普遍的运动，由于现代人们的生活已经无法离开电力，而电力的产生必须利用磁场，尽管电磁力不是一种能源，但却为电力的产生提供了极大的便利。

2.磁悬浮列车的运用近年来在一些高铁上陆续出现磁悬浮列车，这种新型具备着其他车辆无可比拟的优点，如绝对安全的环境，高速平稳的行驶。磁悬浮列车利用了电磁力的原理，通过加大轨道磁场中的强度给列车向上的作用力，当这种作用力逐渐增大抵消万有引力之时，列车会悬浮在空中，通常车辆行驶会受到地面较大的摩擦力，而磁悬浮列车却可以只受到忽略不计的空气阻力，因此磁悬浮列车的速度与安全性没有其他车辆能够超越。

3.作为粒子加速器给粒子提供能量粒子加速器是最新的科研成果之一，物理原理是电荷在电场与磁场中运动，并同时受到电力与磁力的作用，装置选择提高磁场强度并对提高电流给粒子充能，由于粒子受到电磁力的影响运动偏移中在装置中不断地旋转，通过加大旋转角度最后弹射出去，最后的结果是粒子获得了极高的动能，这为物理学界在研究微观粒子提供了巨大的便利。

综上所述，高中物理作为一门应用型学科在生活中经常涉及，电磁力的相关知识与应用较为复杂，相对于其他知识版块在生活中的运用也较少，然而电磁力的相关研究与运用却有极其重要的意义，在物理的不断深入发展后必将给人们带来新的福音。

参考文献：

[1]尚振球.在电磁力计算中要注意正确应用牛顿运动第三定律[J].电工技术杂志.1985年9月

[2]王莹.有关电磁力应用的新技术[J].电工技术杂志.1986年11月endprint