關(guān)于動生電動勢和感生電動勢的若干思考

謝子凌

摘 要：動生電動勢和感生電動勢不僅是高中物理學(xué)習(xí)難點，也是電磁學(xué)研究的重點。本文從動生電動勢和感生電動勢的概念出發(fā)，分析動生電動勢與感生電動勢之間的聯(lián)系和區(qū)別，讓我們更深刻地認識和理解這兩個知識點。

關(guān)鍵詞：電磁感應(yīng);動生電動勢;感生電動勢

靜止在磁場中的導(dǎo)體回路，在磁場隨時間發(fā)生改變而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為感生電動勢。當(dāng)磁場發(fā)生改變時，在磁場周圍空間會激發(fā)一種新的渦旋狀電場（電場周圍與空間中的介質(zhì)和導(dǎo)體都無關(guān)）;稱其為渦旋電場或感生電場。渦旋電場是一種客觀存在的物質(zhì)，它對電荷有作用力。若有導(dǎo)體回路存在，則感生電場力驅(qū)動電荷運動在回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

二、動生電動勢和感生電動勢之間聯(lián)系

根據(jù)麥克斯韋的電磁理論可以看出，磁場與電場之間是相互聯(lián)系，相互轉(zhuǎn)化的統(tǒng)一，我們由磁場與電場之間的聯(lián)系，從而得到動生電動勢與感生電動勢之間也能相互轉(zhuǎn)化。根據(jù)相對論理論也能得出，磁場與電場也是相互聯(lián)系的統(tǒng)一體，兩者只是磁場的不同表現(xiàn)形式而已，比如磁場，在一個參考系中，可以表現(xiàn)為磁場，但是在另一個參考系中，他就可以表現(xiàn)為電場。現(xiàn)用簡單的例子加以說明，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，此時由于導(dǎo)體環(huán)運動切割磁感線，從而引起磁通量變化，導(dǎo)體環(huán)B中產(chǎn)生的是動生電動勢。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，此時由于電流的變大，從而引起磁感應(yīng)強度變化，導(dǎo)體環(huán)B中產(chǎn)生的是感生電動勢。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。此時導(dǎo)體環(huán)B所處的磁感應(yīng)強度發(fā)生變化，看似是B產(chǎn)生的感生電動勢。但是從相對運動的角度來看，圖3中的導(dǎo)體環(huán)B靜止，通電螺線管A在運動，但也可以換個角度去理解，可以理解A是靜止，而B是運動，因此，圖3產(chǎn)生的感生電動勢等同于圖1產(chǎn)生的動生電動勢。

三、動生電動勢和感生電動勢之間區(qū)別

分析動生電動勢和感生電動勢產(chǎn)生的原理，我們可以得出動生電動勢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)生定向移動產(chǎn)生。感生電動勢是回路導(dǎo)體固定不動，而改變磁場的大小，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，渦旋電場對導(dǎo)體回路中的電荷產(chǎn)生的非靜電力作用，產(chǎn)生感生電動勢。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)相對論來分析，由于參考系的不同，動生電動勢和感生電動勢的區(qū)別不是絕對，對于實際中的電磁現(xiàn)象，在一個參考系中觀察的是動生電動勢，在另外一個參考系中觀察是感生電動勢。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相對運動，導(dǎo)體環(huán)B中出現(xiàn)感應(yīng)電動勢，如果以通電線圈A為參考，此時空間內(nèi)的磁場不動，磁場大小不變，導(dǎo)體環(huán)B切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果以導(dǎo)體換B為參考，導(dǎo)體B不動，此時相對運動的磁場是變化的，經(jīng)過導(dǎo)體的磁通量也是變化的，變化的磁場產(chǎn)生渦旋電場，從而讓導(dǎo)體環(huán)B產(chǎn)生感生電動感應(yīng)電動勢。

四、結(jié)語

動生電動勢與感生電動勢在相對論中具有統(tǒng)一性，在經(jīng)典電磁理論中又有相對性。高中生在學(xué)習(xí)動生電動勢和感生電動勢時，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透兩個知識點之間的共性，這樣才能更好地學(xué)習(xí)和理解電磁學(xué)。

參考文獻：

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