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关于动生电动势和感生电动势的若干思考

时间:2022-11-24 18:20:07 公文范文 来源:网友投稿

摘 要:动生电动势和感生电动势不仅是高中物理学习难点,也是电磁学研究的重点。本文从动生电动势和感生电动势的概念出发,分析动生电动势与感生电动势之间的联系和区别,让我们更深刻地认识和理解这两个知识点。

关键词:电磁感应;动生电动势;感生电动势

静止在磁场中的导体回路,在磁场随时间发生改变而产生的感应电动势,称为感生电动势。当磁场发生改变时,在磁场周围空间会激发一种新的涡旋状电场(电场周围与空间中的介质和导体都无关);称其为涡旋电场或感生电场。涡旋电场是一种客观存在的物质,它对电荷有作用力。若有导体回路存在,则感生电场力驱动电荷运动在回路中将产生感应电动势。

二、动生电动势和感生电动势之间联系

根据麦克斯韦的电磁理论可以看出,磁場与电场之间是相互联系,相互转化的统一,我们由磁场与电场之间的联系,从而得到动生电动势与感生电动势之间也能相互转化。根据相对论理论也能得出,磁场与电场也是相互联系的统一体,两者只是磁场的不同表现形式而已,比如磁场,在一个参考系中,可以表现为磁场,但是在另一个参考系中,他就可以表现为电场。现用简单的例子加以说明,如下图所示:

图1中,通电线圈中的电流不变,通电管A静止,导体环B由下往上向A移动,此时由于导体环运动切割磁感线,从而引起磁通量变化,导体环B中产生的是动生电动势。图2中,通电线圈中的电流变大,通电管A静止,导体环B静止,此时由于电流的变大,从而引起磁感应强度变化,导体环B中产生的是感生电动势。图3中,通电线圈中的电流不变,导体环B静止,通电线圈A从上往下向B移动。此时导体环B所处的磁感应强度发生变化,看似是B产生的感生电动势。但是从相对运动的角度来看,图3中的导体环B静止,通电螺线管A在运动,但也可以换个角度去理解,可以理解A是静止,而B是运动,因此,图3产生的感生电动势等同于图1产生的动生电动势。

三、动生电动势和感生电动势之间区别

分析动生电动势和感生电动势产生的原理,我们可以得出动生电动势是由于外部作用力使导体切割磁感线,从而使导体内部的电子受到了洛伦兹力而发生定向移动产生。感生电动势是回路导体固定不动,而改变磁场的大小,让穿过固定导体回路的磁通量发生变化,从而产生了涡旋电场,涡旋电场对导体回路中的电荷产生的非静电力作用,产生感生电动势。从原理出发,我们可以看出,两者的区别是导体内产生在的静电力与非静电力的不同。

根据相对论来分析,由于参考系的不同,动生电动势和感生电动势的区别不是绝对,对于实际中的电磁现象,在一个参考系中观察的是动生电动势,在另外一个参考系中观察是感生电动势。在图3中,通电线圈中的电流不变,通电线圈A与导体环B相对运动,导体环B中出现感应电动势,如果以通电线圈A为参考,此时空间内的磁场不动,磁场大小不变,导体环B切割磁感应线产生感应电动势。如果以导体换B为参考,导体B不动,此时相对运动的磁场是变化的,经过导体的磁通量也是变化的,变化的磁场产生涡旋电场,从而让导体环B产生感生电动感应电动势。

四、结语

动生电动势与感生电动势在相对论中具有统一性,在经典电磁理论中又有相对性。高中生在学习动生电动势和感生电动势时,都应该从最基本的概念和原理着手,从本质上理解两者的不同,随着学习的深入,再适当地渗透两个知识点之间的共性,这样才能更好地学习和理解电磁学。

参考文献:

[1]罗志娟,段永法,谢艳丁,何燕.关于动生电动势和感生电动势的讨论[J].物理通报,2016(11):38-39.

[2]李凤灵.从本质上区分动生电动势与感生电动势[J].物理教学探讨,2008(08):18-19.

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