我对“感应电流”的一点思索感应电流

时间：2019-02-11 03:15:58　来源：雅意学习网本文已影响人

　　近几年来，笔者一直从事高中物理教学，虽然在教学上花了大量的时间，也认真地钻研了教材，但在实际教学中总有一些内容困扰着我，或者说是我总吃不透这些内容，比如“感应电流”这一节的一些内容。
　　人教版高中物理（全日制普通高级中学教科书《必修加选修》第二册）第十六章 “电磁感应”的第一节内容对感应电流是这样阐述的：“不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，所产生的电流叫感应电流。”于是，笔者总结为要产生感应电流必须具备两个条件：一是磁通量变化，二是电路闭合。本节内容结束后在课后的练习一的习题中也列举了相关的练习题，现列举如下：
　　
　　如图（1）示，闭合线圈abcd在匀强磁场中上下或左右移动是否有感应电流产生？为什么？参考答案是否定的，没有，因为穿过闭合线圈的磁通量没有变化。
　　但是，令笔者困惑的是，如果线圈做变速运动呢？是不是仍然没有电流？笔者查阅大量资料，其结果都一致。由于穿过闭合电路的磁通量没有变化，因此没有感应电流。但笔者总感觉这个结论有点不完善。
　　请看分析：仍用上图（1），假设闭合线圈abcd在匀强磁场中加速向下运动。ad边和bc边没有切割磁感线，肯定没有感应电流，那么ab 边和cd边呢？依楞次定律，ab边和cd边都切割磁感线，都产生了一定的感应电动势（相当于两个电源），只不过它们的电动势大小相等，方向一致（都向右），即b、c都为正极，a、d都为负极，也就是相当于两个电源并接，回路中肯定是没有电流，即没有回路电流，但是，单就ab边或cd边呢？依E=BLV可知，ab边的电动势Eab和cd边的电动势Ecd在数值上应该是不断增大的，而电源的作用是不断地使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，使正负极之间保持一定的电势差（电源的电动势），也就是说，单就ab边或cd边而言，相当于不断地有正电荷向b、c端运动，不断地有负电荷向a、d端运动（虽然此电路移动的只有自由电子）。这就是说，在这个电路中有电荷发生了“定向移动”，而电流是这样定义的：电荷的定向移动形成电流，那么，线圈abcd在加速下移的过程应该有“电流”产生的，只不过没有形成回路电流而已。
　　在这一章的练习三中又有这样的一道习题，大意是这样的：如图（2）所示，试定性地讨论线圈abcd在自由下落时通过有界磁场时各个过程中的加速度的大小变化情况（不记空气阻力）。参考答案是这样分析的（只分析在磁场内部）：由于在磁场内部运动，穿过线圈的磁通量没有发生变化，所以不会产生感应电流，也就不会有安培力产生，故线圈仍然自由下落，其加速度等于重力加速度（即a=g）。
　　
　　但笔者认为，其加速度应该不等于重力加速度，而是小于重力加速度，原因是abcd是加速下落的，所以ab边和cd边中都有“电荷”发生了“定向移动”，根据上面图（1）的分析可知，相当于ab边中有从a到b的电流,cd边中有从c到d的电流，即ab边和cd边都有“感应电流”。这样，这两条边都受到了向上的安培力,所以其加速度应该小于重力加速度。
　　如果这种分析不成立的话，不妨作这样一个讨论。
　　如图（3）所示，在一个足够大匀强磁场中，有一根导体棒ab由水平位置无初速释放，试问ab是否做自由落体运动？
　　
　　笔者认为不会，因为当ab下落时要切割磁感线，这样ab中就会产生感应电动势，即ab就像一个“孤立的电源”，但也是一个比较特殊的电源,当ab下落时，相当于不断地有“正电荷”向b端移动，不断地有“负电荷”向a端移动，也就是相当于有从a到b的电流，或者说是ab中就产生了“感应电流”,如果ab中有电流的话，ab一定会受到一个向上的安培力,那么ab就不会做自由落体运动了，ab的加速度一定小于重力加速度的(a

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