普通物理中畢奧-薩伐爾定律的教學(xué)研究

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畢奧-薩伐爾定律是電磁學(xué)中一個特別重要的定律，它是由法國出名的科學(xué)家畢奧和薩伐爾經(jīng)過長期合作研究得出的測驗結(jié)果。這項測驗主要研究的是載流長直導(dǎo)線對磁極的作用反比于距離，同時還對電流對磁極作用力的影響舉行了確定。為了更好地掌管畢-薩定律，文章針對普遍物理中這項定律的教學(xué)舉行了細(xì)致的研究和分析。

普遍物理畢奧-薩伐爾定律教學(xué)研究

作為電磁學(xué)中的一項根本規(guī)律，畢奧-薩伐爾定律第一次指出了電磁之間的量化關(guān)系和作用，對電磁學(xué)的進(jìn)展有著極大的影響和意義。這項定律中包含的根本物理思想和方法，對現(xiàn)代物理的進(jìn)展起到了特別重要的影響。一般處境下，普遍物理教材中對這項定律舉行引用的方法為：首先對磁感應(yīng)強(qiáng)度舉行定義，然后給出畢奧-薩伐爾定律的結(jié)論，結(jié)果把讀者的留神力引向解題和計算[1]。但是筆者認(rèn)為在實(shí)際引用的過程中，這種方式還存在明顯的缺乏。因此本文將對普遍物理中畢奧-薩伐爾定律的教學(xué)舉行深入的研究，夢想能夠有效地解決存在的問題。

一、建立畢奧-薩伐爾定律的測驗過程

過去由于受到庫侖定律的影響，好多科學(xué)家都相信電和磁之間不存在相應(yīng)的關(guān)系，在舉行研究的時候也是將電和磁分別開來。后來丹麥物理學(xué)家奧斯特在研究中察覺了電流的磁效應(yīng)，這一消息急速傳到了法國的科學(xué)界，僅僅一周的時間，安培就取得了重要的研究成果。與此同時，畢奧和薩伐爾舉行了相關(guān)的電磁的測驗，并且在法國科學(xué)院會議上做了重要報告。他們察覺：磁針的南極和北極被載流長直導(dǎo)線施加的力都反比于磁極與導(dǎo)線之間的距離。這個測驗結(jié)果是人類第一次對電流磁效應(yīng)的定量研究[2]。

（一）測驗原理

畢奧和薩伐爾應(yīng)用測驗的方法建立了畢奧-薩伐爾定律。整個測驗原理可以分為三方面：第一，在對小磁針的受力狀況舉行測量的過程中應(yīng)用了磁針的振蕩周期法，切實(shí)地求出磁力反比于振蕩周期的平方數(shù)，高明地通過震蕩周期間接地測量載流直導(dǎo)線產(chǎn)生的作用在磁場上的力；其次，為了更好地消釋地磁場對測驗的影響，他們通過補(bǔ)償法制止了測驗中地磁場對磁針磁化產(chǎn)生的誤差，提高了測驗的精確度；第三，根據(jù)具有對稱性的彎折導(dǎo)線作用在磁極上的力的測驗，求解作用力的大小和彎折角度的關(guān)系，并且導(dǎo)出定量的公式。因此，從一些特殊的電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)出電流源產(chǎn)生磁場的一般公式，就是畢奧-薩伐爾定律測驗過程的實(shí)質(zhì)[3]。

（二）磁現(xiàn)象的電流本質(zhì)

安培在舉行測驗的時候，首先是將奧斯特的測驗舉行了重復(fù)，同時他也在斟酌一個更具深度的問題，就是：磁只能通過電流產(chǎn)生嗎？磁的本質(zhì)到底是什么？為了更好地對這一系列問題舉行解答，安培首先做了一個比較，之后又先后舉行了三次測驗。安培認(rèn)為在磁體間的作用都是磁最根本的現(xiàn)象和反映，因此之后他又將奧斯特測驗和次體檢的根本作用舉行了相應(yīng)的比較。由于他認(rèn)為在奧斯特的測驗過程中電流根本上都被當(dāng)成了磁體，所以也是主要的施力磁體。那么到底電流能否充當(dāng)受力的磁體呢？針對這一問題，安培也舉行了相關(guān)的測驗。通過測驗，安培察覺電流切實(shí)能夠充當(dāng)根本的受力磁體。在不斷地測驗和探究過程中，他對好多之前存在的問題都舉行了相應(yīng)的分析和解答。因此通過大量的測驗，安培又在原本測驗的根基上舉行了大膽的假設(shè)：磁性物質(zhì)中由于真實(shí)的存在分子電流，因此磁現(xiàn)象真正的發(fā)源是由電流形成的[4]。

二、畢奧-薩伐爾定律的體驗和理解

（一）磁與電流間的量化關(guān)系

雖然之前安培對好多電流的問題舉行了研究和分析，但是在磁和電流間的量化關(guān)系到底是什么，對于這一問題得到了相應(yīng)的進(jìn)展的是畢奧和薩伐爾。他們在對這一問題舉行研究的時候，首先是將奧斯特之前的測驗舉行了重復(fù)，同時在奧斯特原本的測驗根基上也對測驗裝置舉行了完善和提升，因此形成了畢奧-薩伐爾裝置。在這項測驗裝置中，導(dǎo)線一經(jīng)通電，那么兩磁極同時受力，但是圓盤上的系統(tǒng)還是相應(yīng)地保持靜止?fàn)顟B(tài)。因此他們通過這一測驗結(jié)果得出的結(jié)論是：兩個磁力相對應(yīng)的導(dǎo)線磁力的大小是相等的，但是由于方向是相反的，因此兩者之間的作用力被相互抵消；同時由于磁力和電流的強(qiáng)度是成正比的，因此直線電流對磁極的作用力和電流的強(qiáng)度也是成正比的。

（二）畢奧-薩伐爾定律的體驗

由于畢奧-薩伐爾的測驗是在好多前提測驗的根基上舉行的，因此我們在和其他的物理定律舉行比較的時候能夠很明顯地察覺它們之間有好多共同的特點(diǎn)，但是在整體測驗的方向感還是存在很大區(qū)別的。譬如在舉行測驗的過程中，在同樣一個平面內(nèi)，有兩個方向垂直的兩個電流元，我們只要純熟地掌管了畢奧-薩伐爾定律，那么就很輕易對磁感應(yīng)的強(qiáng)度做出分析和判斷，對我們學(xué)習(xí)電流指示也有著很大的扶助和影響[5]。

（三）畢奧-薩伐爾定律的理解

我們在學(xué)習(xí)物理的時候有一個特別常見的定那么叫作“左手定那么”。因此我們在對上文中的例子舉行研究的過程中，想要更好地將問題舉行簡化，首先可以將電路中的其他環(huán)節(jié)去除。也就是說在同一個空間中只存在兩個電流元，那么在對這一問題舉行研究的過程中，我們就可以認(rèn)為這兩個電流元是在電荷元低速的運(yùn)行過程中產(chǎn)生和展現(xiàn)的，因此在他們之間所產(chǎn)生的磁力實(shí)際上是沒有得志牛頓第三定律的。

我們在對定律舉行研究的過程中，通過測驗的方式最終得出了磁現(xiàn)象的電流本質(zhì)。因此在現(xiàn)代物理理論中我們察覺，無論是電流還是分子電流，都是電荷的運(yùn)動。因此可以說，電磁現(xiàn)象的本質(zhì)都是起源于最根本的電荷運(yùn)動。在對定律建立的研究過程中，我們通過測驗、比較等方式得到了畢奧-薩伐爾定律，同時我們還在這確定律中通過對測驗現(xiàn)象的研究和分析，得出了相關(guān)的測驗結(jié)論，對今后普遍物理教學(xué)的開展將起到極大的扶助。同時，學(xué)生在對這一物理問題舉行理解的過程中也將有更明確的熟悉，對今后物理課程的學(xué)習(xí)和開展將起到有效的促進(jìn)作用[6]。

三、終止語

本文對畢奧-薩伐爾定律的建立過程舉行了細(xì)致的研究和分析，同時也對根本的測驗原理和相關(guān)的環(huán)節(jié)舉行了細(xì)致的闡述。物理本身就是一項對比枯燥的學(xué)科，并且這門學(xué)科的測驗性對比強(qiáng)，學(xué)習(xí)定律和測驗是不成分割的。加強(qiáng)對這類定律的分析和研究，不僅有助于教師更好地開展教學(xué)，也有助于學(xué)生更好地舉行物理學(xué)習(xí)。在對定律的研究過程中，通過測驗，學(xué)生對物理有了新的熟悉和理解。因此，在今后的學(xué)習(xí)過程中，教師要更好地對相關(guān)的定律舉行研究，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中對問題的本質(zhì)舉行研究。這樣才能更有利于普遍物理教學(xué)的開展和進(jìn)展，有利于促進(jìn)整體物理教學(xué)水平的提高。

[1]高卓，孫作江，劉鵬，等.畢奧-薩伐爾定律的教學(xué)研究[J].物理與工程，2022，24（06）：43-46.

[2]呼和滿都拉，冀文慧，楊洪濤，等.畢奧-薩伐爾定律建立的探討[J].物理通報，2022，28（11）：18-23.

[3]孟祥國，張寶鋒，崔風(fēng)華，等.由麥克斯韋方程組推導(dǎo)出畢奧-薩伐爾定律的幾種方法[J].聊城大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2022，17（01）：25-26，65.

[4]王較過.畢奧-薩伐爾