高觀點(diǎn)下的中學(xué)物理—— 從麥克斯韋方程組看感生電動(dòng)勢(shì)

任 攀

（淮北市第一中學(xué) 安徽 淮北 235000；東北師范大學(xué)物理學(xué)院 吉林 長(zhǎng)春 130024）

1 麥克斯韋方程組

英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋把前人和自己的電磁理論用4個(gè)簡(jiǎn)明而又具有對(duì)稱(chēng)美的方程概括，即麥克斯韋方程組

利用數(shù)學(xué)上的奧－高公式、斯托克斯公式等可將麥克斯韋方程組的積分形式轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的微分形式

麥克斯韋方程組是經(jīng)典電磁學(xué)的精華和電動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，而且由此還促進(jìn)了現(xiàn)代無(wú)線電、雷達(dá)遙控等技術(shù)發(fā)明，在電磁學(xué)發(fā)展史上有著里程碑式的重要意義，集既往之大成，承前啟后，充分體現(xiàn)出一代科學(xué)巨匠的研究思路和方法，及其取得輝煌科研成就的階梯與步驟，進(jìn)而把電磁場(chǎng)的概念確立起來(lái)并加以提升，從物理思想上統(tǒng)一認(rèn)識(shí)電磁理論的框架結(jié)構(gòu)，因此，研究麥克斯韋方程組對(duì)于我們進(jìn)一步深刻理解電磁理論有著重要的意義.

2 從麥克斯韋方程組看感生電動(dòng)勢(shì)

在式（1）中，若

則

在數(shù)值上恰能表示單位正電荷在電場(chǎng)力的作用下沿著該渦旋電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)一周電場(chǎng)力（非靜電力）做的功，這便是電動(dòng)勢(shì)大小的概念，則產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)為式（5），該式便是法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式.值得一提的是式（5）中負(fù)號(hào)的含義，負(fù)號(hào)表明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正負(fù)總是與磁通量變化率的正負(fù)相反，而現(xiàn)在的高中教材中并未提到如何根據(jù)磁通量的變化情況判斷電動(dòng)勢(shì)的方向，只是提到楞次定律：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.

圖1

以上便是從麥克斯韋方程組的角度解析電磁感應(yīng)定律以及感生電動(dòng)勢(shì)，從麥克斯韋方程組的角度我們能更清晰地了解到法拉第電磁感應(yīng)定律的實(shí)質(zhì)以及感生電動(dòng)勢(shì)的原理.

1 王昭義.麥克斯韋電磁理論基礎(chǔ)探討.徽州師專(zhuān)學(xué)報(bào)，1996（8）

2 馮英民.怎樣理解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論.中學(xué)生數(shù)理化，2008（3）

3 盧朝俊.電磁感應(yīng)的成因.物理教學(xué)探討，2008（12）