摘 要：本文論述了運動電荷產(chǎn)生磁場的原因，即傳導(dǎo)電流和位移電流。同時本文末還簡單提及了高中生在這方面容易忽略的問題。

關(guān)鍵詞：傳導(dǎo)電流；位移電流

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2007)6(S)-0041-2

變化的電場能夠在周圍的空間產(chǎn)生磁場是麥克斯韋電磁場理論的第一個要點，也是麥克斯韋對電磁場理論最主要的貢獻。不少教科書和教師在講解這一論點時引用“運動電荷產(chǎn)生磁場”來加以說明。他們認為：“一個靜止的電荷，它產(chǎn)生的是靜電場，即空間各點的電場強度不隨時間而改變。這個電荷一旦運動起來，電場就發(fā)生變化。另一方面運動電荷要產(chǎn)生磁場，用場的觀點來分析這個問題，認為：這個磁場是由變化的電場產(chǎn)生的?！逼鋵?，運動電荷產(chǎn)生磁場可以從兩個方面來理解。

第一、“運動電荷要產(chǎn)生磁場”理解為電荷運動形成電流(傳導(dǎo)電流），這個電流要產(chǎn)生磁場。但是按照這種理解，這個電場是由傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的，而不是由“位移電流”產(chǎn)生的，即不是由變化的電場產(chǎn)生的，這樣他們可能得出錯誤論斷。

第二、從另一個方面來理解“運動電荷要產(chǎn)生磁場”這句話。電荷運動時，會引起觀測點與運動電荷之間的距離發(fā)生變化。由點電荷的場強公式可得，觀測點的場強E變化，則在觀測點周圍空間會產(chǎn)生磁場，并且由電動力學(xué)有關(guān)知識，這個磁場等于電場E的變化率。由于電荷的運動是復(fù)雜的，這個電荷產(chǎn)生的電場和磁場是非常復(fù)雜的，要用電動力學(xué)的方法才能處理，一般中學(xué)生不可能理解到這一層次，而且這時在運動電荷產(chǎn)生的磁場中，既有由變化的電場產(chǎn)生的，也有由傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的，到底哪一部分主要，要視電荷的運動情況及觀測點的位置而定。在電荷附近(近場區(qū))磁場主要靠傳導(dǎo)電流產(chǎn)生。所以不能簡單地認為“這個磁場是由變化的電場產(chǎn)生的”。

綜上分析，用一個運動電荷產(chǎn)生磁場為例來說明電磁場理論的第二個要點是欠妥的，其結(jié)論“這個磁場是由變化的電場產(chǎn)生的”是不對的。值得指出的是，麥克斯韋電磁場理論的第二個要點包含著深刻而新穎的思想，在相當長的一段時間內(nèi)難以為物理學(xué)家們所接受，直到25年之后，赫茲用實驗證實了電磁波的存在，從而證明麥克斯韋電磁場理論的正確性，這個理論才得到人們的普遍承認?？梢?，“變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場”這一假說并非能用一個例子來加以形象說明。

在高中階段講麥克斯韋電磁場理論的第二個要點時，可以簡要地給出麥克斯韋的假說，而不要企圖找什么形象的例子來說明。倒是有必要向?qū)W生強調(diào)：電流和變化的電場是產(chǎn)生磁場的兩種途徑。

我們在教學(xué)過程中，曾遇到過學(xué)生問“當穩(wěn)恒電流通過直導(dǎo)線時，周圍空間的電場是穩(wěn)定的，即電場不隨時間變化，但周圍空間卻產(chǎn)生了磁場。這不是與老師講的‘變化的電場產(chǎn)生磁場’相矛盾嗎？”確實，當穩(wěn)恒電流通過長直導(dǎo)線時，在電流附近的觀測點的電場E達到一個動態(tài)的平衡，它不隨時間而變化，但是也在直導(dǎo)線附近產(chǎn)生了磁場。很明顯，這個磁場是由傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的。這說明學(xué)生誤以為要產(chǎn)生磁場，或者說，學(xué)生學(xué)習(xí)了變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場的同時，卻忘記了電流是產(chǎn)生磁場的基本途徑。

參考文獻：

［1］郭碩鴻.《電動力學(xué)》

［2］人民教育出版社.高二年級《物理》（必修加送修）

（欄目編輯羅琬華）