關(guān)于動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的若干思考

謝子凌

摘 要：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)不僅是高中物理學(xué)習(xí)難點(diǎn)，也是電磁學(xué)研究的重點(diǎn)。本文從動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的概念出發(fā)，分析動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)之間的聯(lián)系和區(qū)別，讓我們更深刻地認(rèn)識(shí)和理解這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電磁感應(yīng);動(dòng)生電動(dòng)勢(shì);感生電動(dòng)勢(shì)

靜止在磁場(chǎng)中的導(dǎo)體回路，在磁場(chǎng)隨時(shí)間發(fā)生改變而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為感生電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生改變時(shí)，在磁場(chǎng)周圍空間會(huì)激發(fā)一種新的渦旋狀電場(chǎng)（電場(chǎng)周圍與空間中的介質(zhì)和導(dǎo)體都無關(guān)）;稱其為渦旋電場(chǎng)或感生電場(chǎng)。渦旋電場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì)，它對(duì)電荷有作用力。若有導(dǎo)體回路存在，則感生電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)在回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

二、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)之間聯(lián)系

根據(jù)麥克斯韋的電磁理論可以看出，磁場(chǎng)與電場(chǎng)之間是相互聯(lián)系，相互轉(zhuǎn)化的統(tǒng)一，我們由磁場(chǎng)與電場(chǎng)之間的聯(lián)系，從而得到動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)之間也能相互轉(zhuǎn)化。根據(jù)相對(duì)論理論也能得出，磁場(chǎng)與電場(chǎng)也是相互聯(lián)系的統(tǒng)一體，兩者只是磁場(chǎng)的不同表現(xiàn)形式而已，比如磁場(chǎng)，在一個(gè)參考系中，可以表現(xiàn)為磁場(chǎng)，但是在另一個(gè)參考系中，他就可以表現(xiàn)為電場(chǎng)。現(xiàn)用簡(jiǎn)單的例子加以說明，如下圖所示：

圖1中，通電線圈中的電流不變，通電管A靜止，導(dǎo)體環(huán)B由下往上向A移動(dòng)，此時(shí)由于導(dǎo)體環(huán)運(yùn)動(dòng)切割磁感線，從而引起磁通量變化，導(dǎo)體環(huán)B中產(chǎn)生的是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。圖2中，通電線圈中的電流變大，通電管A靜止，導(dǎo)體環(huán)B靜止，此時(shí)由于電流的變大，從而引起磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，導(dǎo)體環(huán)B中產(chǎn)生的是感生電動(dòng)勢(shì)。圖3中，通電線圈中的電流不變，導(dǎo)體環(huán)B靜止，通電線圈A從上往下向B移動(dòng)。此時(shí)導(dǎo)體環(huán)B所處的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，看似是B產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)。但是從相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來看，圖3中的導(dǎo)體環(huán)B靜止，通電螺線管A在運(yùn)動(dòng)，但也可以換個(gè)角度去理解，可以理解A是靜止，而B是運(yùn)動(dòng)，因此，圖3產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)等同于圖1產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。

三、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)之間區(qū)別

分析動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理，我們可以得出動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于外部作用力使導(dǎo)體切割磁感線，從而使導(dǎo)體內(nèi)部的電子受到了洛倫茲力而發(fā)生定向移動(dòng)產(chǎn)生。感生電動(dòng)勢(shì)是回路導(dǎo)體固定不動(dòng)，而改變磁場(chǎng)的大小，讓穿過固定導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了渦旋電場(chǎng)，渦旋電場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體回路中的電荷產(chǎn)生的非靜電力作用，產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。從原理出發(fā)，我們可以看出，兩者的區(qū)別是導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生在的靜電力與非靜電力的不同。

根據(jù)相對(duì)論來分析，由于參考系的不同，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別不是絕對(duì)，對(duì)于實(shí)際中的電磁現(xiàn)象，在一個(gè)參考系中觀察的是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，在另外一個(gè)參考系中觀察是感生電動(dòng)勢(shì)。在圖3中，通電線圈中的電流不變，通電線圈A與導(dǎo)體環(huán)B相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體環(huán)B中出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果以通電線圈A為參考，此時(shí)空間內(nèi)的磁場(chǎng)不動(dòng)，磁場(chǎng)大小不變，導(dǎo)體環(huán)B切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果以導(dǎo)體換B為參考，導(dǎo)體B不動(dòng)，此時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)是變化的，經(jīng)過導(dǎo)體的磁通量也是變化的，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生渦旋電場(chǎng)，從而讓導(dǎo)體環(huán)B產(chǎn)生感生電動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

四、結(jié)語(yǔ)

動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與感生電動(dòng)勢(shì)在相對(duì)論中具有統(tǒng)一性，在經(jīng)典電磁理論中又有相對(duì)性。高中生在學(xué)習(xí)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)時(shí)，都應(yīng)該從最基本的概念和原理著手，從本質(zhì)上理解兩者的不同，隨著學(xué)習(xí)的深入，再適當(dāng)?shù)貪B透兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的共性，這樣才能更好地學(xué)習(xí)和理解電磁學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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