關于動生電動勢和感生電動勢的若干思考

謝子凌

摘 要：動生電動勢和感生電動勢不僅是高中物理學習難點，也是電磁學研究的重點。本文從動生電動勢和感生電動勢的概念出發，分析動生電動勢與感生電動勢之間的聯系和區別，讓我們更深刻地認識和理解這兩個知識點。

關鍵詞：電磁感應;動生電動勢;感生電動勢

靜止在磁場中的導體回路，在磁場隨時間發生改變而產生的感應電動勢，稱為感生電動勢。當磁場發生改變時，在磁場周圍空間會激發一種新的渦旋狀電場（電場周圍與空間中的介質和導體都無關）;稱其為渦旋電場或感生電場。渦旋電場是一種客觀存在的物質，它對電荷有作用力。若有導體回路存在，則感生電場力驅動電荷運動在回路中將產生感應電動勢。

二、動生電動勢和感生電動勢之間聯系

根據麥克斯韋的電磁理論可以看出，磁場與電場之間是相互聯系，相互轉化的統一，我們由磁場與電場之間的聯系，從而得到動生電動勢與感生電動勢之間也能相互轉化。根據相對論理論也能得出，磁場與電場也是相互聯系的統一體，兩者只是磁場的不同表現形式而已，比如磁場，在一個參考系中，可以表現為磁場，但是在另一個參考系中，他就可以表現為電場。現用簡單的例子加以說明，如下圖所示：

圖1中，通電線圈中的電流不變，通電管A靜止，導體環B由下往上向A移動，此時由于導體環運動切割磁感線，從而引起磁通量變化，導體環B中產生的是動生電動勢。圖2中，通電線圈中的電流變大，通電管A靜止，導體環B靜止，此時由于電流的變大，從而引起磁感應強度變化，導體環B中產生的是感生電動勢。圖3中，通電線圈中的電流不變，導體環B靜止，通電線圈A從上往下向B移動。此時導體環B所處的磁感應強度發生變化，看似是B產生的感生電動勢。但是從相對運動的角度來看，圖3中的導體環B靜止，通電螺線管A在運動，但也可以換個角度去理解，可以理解A是靜止，而B是運動，因此，圖3產生的感生電動勢等同于圖1產生的動生電動勢。

三、動生電動勢和感生電動勢之間區別

分析動生電動勢和感生電動勢產生的原理，我們可以得出動生電動勢是由于外部作用力使導體切割磁感線，從而使導體內部的電子受到了洛倫茲力而發生定向移動產生。感生電動勢是回路導體固定不動，而改變磁場的大小，讓穿過固定導體回路的磁通量發生變化，從而產生了渦旋電場，渦旋電場對導體回路中的電荷產生的非靜電力作用，產生感生電動勢。從原理出發，我們可以看出，兩者的區別是導體內產生在的靜電力與非靜電力的不同。

根據相對論來分析，由于參考系的不同，動生電動勢和感生電動勢的區別不是絕對，對于實際中的電磁現象，在一個參考系中觀察的是動生電動勢，在另外一個參考系中觀察是感生電動勢。在圖3中，通電線圈中的電流不變，通電線圈A與導體環B相對運動，導體環B中出現感應電動勢，如果以通電線圈A為參考，此時空間內的磁場不動，磁場大小不變，導體環B切割磁感應線產生感應電動勢。如果以導體換B為參考，導體B不動，此時相對運動的磁場是變化的，經過導體的磁通量也是變化的，變化的磁場產生渦旋電場，從而讓導體環B產生感生電動感應電動勢。

四、結語

動生電動勢與感生電動勢在相對論中具有統一性，在經典電磁理論中又有相對性。高中生在學習動生電動勢和感生電動勢時，都應該從最基本的概念和原理著手，從本質上理解兩者的不同，隨著學習的深入，再適當地滲透兩個知識點之間的共性，這樣才能更好地學習和理解電磁學。

參考文獻：

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