廖香林

(四川省南充市培訓(xùn)學(xué)校，四川 南充 637000)

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高中物理電磁感應(yīng)兩種描述的理解及統(tǒng)一性的探討

廖香林

(四川省南充市培訓(xùn)學(xué)校，四川 南充 637000)

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

電磁感應(yīng)； 感生電動(dòng)勢； 動(dòng)生電動(dòng)勢； 統(tǒng)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(cè)有足夠大范圍的勻強(qiáng)磁場B,現(xiàn)在讓金屬框架向左以速度v勻速運(yùn)動(dòng).先以地面為參考系，金屬桿沒有動(dòng)，所以動(dòng)生電動(dòng)勢為0,空間磁場也不隨時(shí)間變化所以感生電動(dòng)勢也為0,E總=0;如果以運(yùn)動(dòng)的金屬框架為參考系則磁場與金屬桿都以v向右勻速運(yùn)動(dòng)，則既有E感又有E動(dòng),

(3) 請?jiān)O(shè)想下整個(gè)空間都有勻強(qiáng)磁場,再看上述兩道題,無論是以金屬桿還是以地或者以運(yùn)動(dòng)的金屬框架為參照系都只有動(dòng)生電動(dòng)勢而無感生電動(dòng)勢,因此E感與E動(dòng)不只是簡單換系就可等價(jià),但換參考系前后總的電動(dòng)勢卻是恒定的.

圖3

綜上所述，電動(dòng)勢在通過變換參考系的過程中相互轉(zhuǎn)化,但E感與E動(dòng)不只是簡單換參考系就可等價(jià)，在不同參考系中觀察兩類電動(dòng)勢之和卻是一個(gè)定值,即兩類電動(dòng)勢的統(tǒng)一性．說明本文僅在中學(xué)范圍內(nèi)討論沒有考慮相對論效應(yīng)．

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

2016-11-28)