對教參中一道習題答案的質疑

　　普通高中課程標準實驗教科書（人教版）《物理》選修3-2，第14頁第6題。
　　如圖1所示，A和B都是很輕的鋁環，環A是閉合的，環B是斷開的。用磁鐵的任意一極去接近A環，會產生什么現象？把磁鐵從A環移開，會產生什么現象？磁極移近或遠離B環時，又會產生什么現象？解釋所發生的現象。
　　《教參》中提供的答案是這樣的：用磁鐵的任意一極（如N極）去接近A環時，穿過A環中的磁通量增加。根據楞次定律，A環中將產生感應電流，阻礙磁鐵與A環接近，A環將遠離磁鐵；同理，當磁鐵遠離A環時，A環中產生的感應電流的方向將阻礙A環遠離磁鐵，A環將靠近磁鐵。
　　由于B環是斷開的，無論磁極移近或遠離B環，都不會在B環中形成感應電流，所以B環將不移動。
　　誠然，筆者在給學生做該演示實驗并進行分析時，所得結論并非如此。
　　為此，筆者在實驗室中找到磁性相對于條形磁鐵較強的環形磁鐵再一次進行實驗，楞次定律演示器采用的是J2424型。實驗時觀察到，當磁鐵靠近A環時，A環迅速離開，現象非常明顯。但是當磁鐵迅速靠近B環時，B環并沒有象我們預期的那樣靜止，而是有一定的移動，盡管其幅度沒有靠近A環時的幅度大。筆者最初以為是自己的手臂帶來的風吹動了B環，所以又特意用手將B環推還回去。但又經過多次實驗后，證實并非是空氣的流動使B環發生了移動。實驗事實表明：當磁鐵靠近B環時，雖然B環是不閉合的，但是B環仍然要發生移動。
　　發生以上現象的原因是什么？
　　為此筆者和同事們展開了激烈的討論：一種觀點認為，當磁鐵靠近B環時，A環中的磁通量仍然要發生變化，盡管其變化量小于B環中的磁通量的變化量，但A環中還是要產生感應電流，從而阻礙磁通量的增加。然而這種觀點很快就被否定了，原因在于，這種分析所得到的B環移動方向與我們所觀察到的B環移動方向相反。這就說明B環的移動與A環無關。
　　經過進一步地討論分析，筆者很快和同事們達成了共識：當磁鐵靠近B環時，雖然B環是不閉合的，但是穿過B環的磁通量仍然是變化的。根據法拉第電磁感應定律，B環中仍然要產生感應電動勢，產生的渦漩電場會使B環中的自由電荷重新分布。在電荷重新分布的過程中，會產生短暫的瞬時電流，此時磁鐵與瞬時電流之間會產生相互作用，從而使B環發生移動。
　　由上述分析可知，該習題設置的意圖在于正確應用楞次定律：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，而題目中B環是不閉合的，不符合產生感應電流的條件，所以B環應該不動。這些都只適用于理想情況下的純物理模型，對于實際問題需經實驗驗證。因為物理是一門實驗科學，尊重物理事實是物理學的靈魂。本文不妥之處敬請各位同行批評指正。
　　(欄目編輯羅琬華)