我對“感應電流”的一點思索

近幾年來，筆者一直從事高中物理教學，雖然在教學上花了大量的時間，也認真地鉆研了教材，但在實際教學中總有一些內容困擾著我，或者說是我總吃不透這些內容，比如“感應電流”這一節(jié)的一些內容。

人教版高中物理（全日制普通高級中學教科書《必修加選修》第二冊）第十六章 “電磁感應”的第一節(jié)內容對感應電流是這樣闡述的：“不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產生，這種利用磁場產生電流的現(xiàn)象叫電磁感應，所產生的電流叫感應電流。”于是，筆者總結為要產生感應電流必須具備兩個條件：一是磁通量變化，二是電路閉合。本節(jié)內容結束后在課后的練習一的習題中也列舉了相關的練習題，現(xiàn)列舉如下：

如圖（1）示，閉合線圈abcd在勻強磁場中上下或左右移動是否有感應電流產生？為什么？參考答案是否定的，沒有，因為穿過閉合線圈的磁通量沒有變化。

但是，令筆者困惑的是，如果線圈做變速運動呢？是不是仍然沒有電流？筆者查閱大量資料，其結果都一致。由于穿過閉合電路的磁通量沒有變化，因此沒有感應電流。但筆者總感覺這個結論有點不完善。

請看分析：仍用上圖（1），假設閉合線圈abcd在勻強磁場中加速向下運動。ad邊和bc邊沒有切割磁感線，肯定沒有感應電流，那么ab 邊和cd邊呢？依楞次定律，ab邊和cd邊都切割磁感線，都產生了一定的感應電動勢（相當于兩個電源），只不過它們的電動勢大小相等，方向一致（都向右），即b、c都為正極，a、d都為負極，也就是相當于兩個電源并接，回路中肯定是沒有電流，即沒有回路電流，但是，單就ab邊或cd邊呢？依E=BLV可知，ab邊的電動勢E_ab和cd邊的電動勢E_cd在數(shù)值上應該是不斷增大的，而電源的作用是不斷地使正極聚集正電荷，負極聚集負電荷，使正負極之間保持一定的電勢差（電源的電動勢），也就是說，單就ab邊或cd邊而言，相當于不斷地有正電荷向b、c端運動，不斷地有負電荷向a、d端運動（雖然此電路移動的只有自由電子）。這就是說，在這個電路中有電荷發(fā)生了“定向移動”，而電流是這樣定義的：電荷的定向移動形成電流，那么，線圈abcd在加速下移的過程應該有“電流”產生的，只不過沒有形成回路電流而已。

在這一章的練習三中又有這樣的一道習題，大意是這樣的：如圖（2）所示，試定性地討論線圈abcd在自由下落時通過有界磁場時各個過程中的加速度的大小變化情況（不記空氣阻力）。參考答案是這樣分析的（只分析在磁場內部）：由于在磁場內部運動，穿過線圈的磁通量沒有發(fā)生變化，所以不會產生感應電流，也就不會有安培力產生，故線圈仍然自由下落，其加速度等于重力加速度（即a=g）。

但筆者認為，其加速度應該不等于重力加速度，而是小于重力加速度，原因是abcd是加速下落的，所以ab邊和cd邊中都有“電荷”發(fā)生了“定向移動”，根據(jù)上面圖（1）的分析可知，相當于ab邊中有從a到b的電流，cd邊中有從c到d的電流，即ab邊和cd邊都有“感應電流”。這樣，這兩條邊都受到了向上的安培力，所以其加速度應該小于重力加速度。

如果這種分析不成立的話，不妨作這樣一個討論。

如圖（3）所示，在一個足夠大勻強磁場中，有一根導體棒ab由水平位置無初速釋放，試問ab是否做自由落體運動？

筆者認為不會，因為當ab下落時要切割磁感線，這樣ab中就會產生感應電動勢，即ab就像一個“孤立的電源”，但也是一個比較特殊的電源，當ab下落時，相當于不斷地有“正電荷”向b端移動，不斷地有“負電荷”向a端移動，也就是相當于有從a到b的電流，或者說是ab中就產生了“感應電流”，如果ab中有電流的話，ab一定會受到一個向上的安培力，那么ab就不會做自由落體運動了，ab的加速度一定小于重力加速度的(a

還有其他類似的一些習題，筆者在此不加贅述。