高中物理電磁感應兩種描述的理解及統一性的探討

廖香林

(四川省南充市培訓學校，四川 南充 637000)

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高中物理電磁感應兩種描述的理解及統一性的探討

廖香林

(四川省南充市培訓學校，四川 南充 637000)

本文解釋中學階段感生電動勢與動生電動勢公式的理解,重點探究兩種電動勢的統一性.當在一種參考系中觀察只存在動生電動勢，但在另一種參考系中觀察可能只存在感生電動勢,也有可能在一種參考系中觀察既有感生電動勢又有動生電動勢，但換參照系后可能只有動生電動勢也可能無電動勢或者只有感生電動勢.這似乎說明兩類電動勢在通過變換參考系的過程中相互轉化.除此之外,在不同參考系中觀察兩類電動勢之和卻是一個定值,即兩類電動勢的統一性．本文采用定量證明中學常見題型來探究其統一性．

電磁感應； 感生電動勢； 動生電動勢； 統一性

圖1

圖2

(2) 如圖2所示足夠長金屬框架cd距離為L,虛線ef右側有足夠大范圍的勻強磁場B,現在讓金屬框架向左以速度v勻速運動.先以地面為參考系，金屬桿沒有動，所以動生電動勢為0,空間磁場也不隨時間變化所以感生電動勢也為0,E總=0;如果以運動的金屬框架為參考系則磁場與金屬桿都以v向右勻速運動，則既有E感又有E動,

(3) 請設想下整個空間都有勻強磁場,再看上述兩道題,無論是以金屬桿還是以地或者以運動的金屬框架為參照系都只有動生電動勢而無感生電動勢,因此E感與E動不只是簡單換系就可等價,但換參考系前后總的電動勢卻是恒定的.

圖3

綜上所述，電動勢在通過變換參考系的過程中相互轉化,但E感與E動不只是簡單換參考系就可等價，在不同參考系中觀察兩類電動勢之和卻是一個定值,即兩類電動勢的統一性．說明本文僅在中學范圍內討論沒有考慮相對論效應．

1 沈晨,徐承楠.更高更妙的物理(第4版)[M].杭州:浙江大學出版社，2015(8)：256-257.

2016-11-28)