雷趙富

摘 要：結(jié)合電磁感應(yīng)電生磁和磁生電區(qū)別，例如實驗裝置不同、感應(yīng)電流產(chǎn)生條件不同等，進行科學(xué)性的分析，并列舉相關(guān)案例，希望能夠為有關(guān)學(xué)者提供良好借鑒。

關(guān)鍵詞：電生磁;磁生電;區(qū)別

引言：電生磁和磁生電的發(fā)現(xiàn)，是電磁學(xué)發(fā)展史中的重要里程碑，更加深入的分析了自然界電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象間的密切關(guān)系，推動電磁理論的快速發(fā)展，同時，電生磁與磁生電的發(fā)現(xiàn)，為麥克斯韋電磁場理論的提出奠定良好基礎(chǔ)，推動電子技術(shù)的高速發(fā)展。但是，電磁感應(yīng)電生磁和磁生電存在一定差異，具體內(nèi)容如下。

1.電生磁原理

所謂電生磁，主要指的是利用金屬導(dǎo)線通過電流，在導(dǎo)線四周一定的范圍內(nèi)，會產(chǎn)生磁場，該磁場呈圓形分布，由于導(dǎo)線通過電流的不斷增大，其所產(chǎn)生磁場越來越強，磁場呈現(xiàn)圓形，在導(dǎo)線周圍緊密圍繞。通過在鐵釘上部纏繞線圈，若將線圈兩端，連接在同一個電池負極與正極上，電流會流過線圈，在這個過程之中，鐵釘能夠吸引鐵屑，鐵釘具備磁性。如果將連接在電池導(dǎo)線直接取消，經(jīng)過線圈電流直接切斷，鐵釘?shù)拇帕﹄S之消失，鐵屑逐漸掉落。由于線圈經(jīng)過電流，產(chǎn)生一定磁性，而一旦線圈電流切斷，沒有電流經(jīng)過，鐵釘失去磁性，該現(xiàn)象被稱作電生磁。

結(jié)合電工原理得知，安培定則的良好運用，利用右手來握拳，保持拇指處于伸直狀態(tài)，進而準確判斷出磁場的具體方向，通過分析導(dǎo)體或線圈內(nèi)部電流的流向，能夠準確判斷出磁場的具體方向[1]。若直金屬導(dǎo)線經(jīng)過電流，在導(dǎo)線四周空間會產(chǎn)生圓形的磁場，隨著導(dǎo)電內(nèi)部電流的不斷增大，磁場越來越強，磁場呈現(xiàn)出圓形，在導(dǎo)線四周圍繞。要想準確判斷磁場具體放線，學(xué)生可以利用右手定則，具體內(nèi)容如下：伸出右手拇指，剩余四指并攏向掌心彎曲，此時，四指所指出方向?qū)儆诖艌龇较?，拇指方向代表電流的方向?/p>

2.磁生電原理

磁生電由英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)，其原理比較簡單，在閉合電路當中，部分導(dǎo)體在做切割磁感線運動的過程當中，導(dǎo)體會出現(xiàn)電流，該現(xiàn)象被稱作電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所產(chǎn)生電流被稱作感應(yīng)電流，發(fā)電機主要是利用該原理制作而成。

通過將導(dǎo)體兩端直接接在電流表接線柱中，形成閉合電路，導(dǎo)體可以在磁場當中運動，在向左或者向右運動時，會快速切割磁感線，此時電流表指針會出現(xiàn)一定偏轉(zhuǎn)，說明電路當中產(chǎn)生電流，該電流又被稱為感應(yīng)電流[2]。眾所周知，穿過一定面積磁力線條數(shù)，也是該面積范圍內(nèi)的磁通量。若導(dǎo)體向左或者向右，進行磁感線切割運動，閉合電路內(nèi)部面積會發(fā)生顯著的變化，表明該面積范圍內(nèi)的磁通量也發(fā)生一定的變化。

結(jié)合磁生電原理得知，導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流的核心原因，主要是穿過閉合電流磁通量發(fā)生明顯變化。由此可以得知，如果穿過閉合電路磁通量發(fā)生較大的變化，閉合電路內(nèi)部肯定會產(chǎn)生感應(yīng)電流，此條件也是產(chǎn)生感應(yīng)電流的核心。在判斷感應(yīng)電流方向時，導(dǎo)體向左方向或者右方向運動，電流表的指針會發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，說明感應(yīng)電流方向和導(dǎo)體運動方向存在較大聯(lián)系。若導(dǎo)體運動方向保持不變，將磁極對調(diào)，通過調(diào)整磁力線方向，感應(yīng)電流方向也會發(fā)生變化。因此，感應(yīng)電流具體方向和導(dǎo)體運動方向，以及磁力線方向有較大聯(lián)系。可利用右手定則，進行準確的判定，右手保持伸開狀態(tài)，讓大拇指與四指保持垂直，同時與手掌處于相同平面，然后將右手放到磁場當中，磁力線會垂直穿入到手心，此時，大拇指所指的方向為導(dǎo)體運動方向，其余四指所指向的方向為感應(yīng)電流方向[3]。

3.案例分析

3.1實驗裝置識別問題

問題1：結(jié)合圖1甲、乙實驗裝置得知，（）是分析磁場對電流作用，（）是分析電磁感應(yīng)。

解析：結(jié)合上述示意圖得知，甲和乙均為直導(dǎo)體處在磁場內(nèi)部，如果學(xué)生不了解實驗條件，不明確實驗?zāi)繕耍貏e容易出現(xiàn)混淆。我們應(yīng)該知道，磁場對電流所產(chǎn)生的主要作用，通常指的是電導(dǎo)體在磁場當中受力作用，通俗來講，導(dǎo)體內(nèi)部通電后，出現(xiàn)電流，才能夠在磁場當中受力，從而發(fā)生一系列運動，該過程是消耗電能的，將電能轉(zhuǎn)化成機械能[4]。

與上述過程中，電磁感應(yīng)主要指的是在閉合電路當中，部分導(dǎo)體可以在磁場當中進行磁感線切割運動，在此過程當中，導(dǎo)體會產(chǎn)生感應(yīng)電流。通俗來講，因為提前沒有電源為導(dǎo)體通電，導(dǎo)體在磁場內(nèi)部運用，使得閉合電路出現(xiàn)電流，該過程需要消耗機械能，將機械能轉(zhuǎn)化成電能。在圖2中，甲缺乏電源，無電源為導(dǎo)體供電，在電路內(nèi)部，主要是接通檢流表，進而檢測電路內(nèi)部是否出現(xiàn)電流，很明顯，該示意圖為電磁感應(yīng)裝置圖。乙缺乏電源給導(dǎo)體供電，主要是分析通電導(dǎo)體，在磁場當中的受力情況，主要是分析磁場對電流產(chǎn)生作用，故為磁生電裝置。

3.2感應(yīng)電流產(chǎn)生條件不同

問題2：小李同學(xué)根據(jù)圖2實驗裝置，分析磁感應(yīng)現(xiàn)象，如果將實驗裝置當中的銅線ab通過導(dǎo)線，直接接到電流表中，如果ab快速向右運動，而電流表沒有出現(xiàn)顯著偏轉(zhuǎn)，則很可能是因為（）

A.感應(yīng)電流過小，指針無法出現(xiàn)顯著偏轉(zhuǎn)。

B.銅線ab過細，利用銅棒來實驗，能夠讓電流表指針出現(xiàn)較大偏轉(zhuǎn)。

C.ab的運動方向不正確，需要將其改成以相同速度向左運動。

D.ab的運動方向不正確，需要將其改成相同速度上下運動。

解析：如果學(xué)生對電流表指針無顯著偏移出現(xiàn)片面理解，特別容易出錯。在此題中，電流表的量程在0A到3A之間，將其接到電路當中，沒有出現(xiàn)顯著偏轉(zhuǎn)，主要為以下兩個原因：（1）電路內(nèi)部沒有產(chǎn)生電流。（2）電路所產(chǎn)生的電流過小，電流表指針無法偏轉(zhuǎn)。要想準確的判斷出導(dǎo)體內(nèi)部是都產(chǎn)生感應(yīng)電流，要具體以下條件：（1）電路一定是閉合的;（2）閉合電路內(nèi)部存在部分導(dǎo)體，并非閉合電路全部做磁感線切割運動;（3）必須存在磁場;（4）導(dǎo)體一定要做切割磁感線運動[5]。

磁感線切割運動，主要指的是導(dǎo)體在運行過程中，其運動方向和磁感線方向不同。結(jié)合該題得知，如果將裝置內(nèi)部的銅線ab快速向右方向運動，電路處于閉合狀態(tài)，導(dǎo)體會在磁場當中做磁感線切割運動，電路內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此，電路內(nèi)部的電流表指針沒有出現(xiàn)顯著偏轉(zhuǎn)，主要是由于電流過小導(dǎo)致的。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象當中，感應(yīng)電流過小，主要是由于以下原因引起的：（1）磁場比較;（2）導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線速度過小;（3）導(dǎo)體長度過大。所以，如果將銅線換成銅棒，不會提高感應(yīng)電流，如果將ab改成以同一速度向左運動，電路內(nèi)部有的感應(yīng)電流方向會發(fā)生顯著變化，但是，感應(yīng)電流大小不會發(fā)生任何變化。如果將ab改成上下運動，導(dǎo)體運動方向和磁感線方向保持平行，不會出現(xiàn)磁感線切割現(xiàn)象，電路中也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故正確答案為A。

4.結(jié)束語

綜上所述，通過對電磁感應(yīng)電生磁和磁生電區(qū)別進行有效的分析，并列舉兩個案例，能夠提高學(xué)生的物理素養(yǎng)，培養(yǎng)其科學(xué)思維，保持嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，確保各項教學(xué)活動的順利開展。

參考文獻

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