电磁感应规律的唯象表述和唯理表述.pdf

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由法??拉第电磁感应定律有?=?②?t?由欧姆定律有i=③R?q由电流的定义有i?④?tkS联立①②③④式得?q=?t⑤Rkt0S由⑤式得,在t?0到t?t0的时间间隔内,流过电阻R的电荷量q的绝对值为q=⑥R(2)当t?t0时,金属棒已越过MN,由于金属棒在MN右侧做匀速运动,有f?F⑦式中f是外加水平恒力,F是匀强磁场施加的安培力,设此时回路中的电流为I,F的大小为F?B0IL⑧此时金属棒与MN之间的距离为s?v0(t?t0)⑨匀强磁场穿过回路的磁通量为?'?B0ls⑩北京四中内部资料群:704092170,衡水中学内部资料群:591993305,黄冈中学内部资料群:791213513,英语口语交流群:168570356,:..资料下载来源:高中物理秒杀方法群:876437426,高中物理教师群:631426780,高中物理学生群:708853741,回路的总磁通量为?1????'?式中?仍如①式所示,由①⑨⑩?可得在时刻(tt?t0)穿过回路的总磁通量为?1?B0lv0(t?t0)?kSt?在t到t??t的时间间隔内,总磁通量的改变??t为??t??B0lv0?kS??t???t由法拉第电磁感应定律可得,回路感应电动势的大小为?t???t?t由欧姆定律有I??RB0l联立⑦⑧???可得f??B0lv0?kS?R四、通量表述深入理解——动生和感生的内在统一1、参考系变换时动生和感生的转化如右图所示,条形磁铁插入静止的线圈,选线圈为参考系,线圈所在位置磁场连续变化,因此线圈中的感应电动势是感生电动势;但是,如果我们选条形磁铁为参考系,则线圈向上切割磁感线,则线圈中的感应电动势是典型的动生电动势;如果我们选向下的速度为条形磁铁速度一半的某参考系来看这个问题,会发现,动生、感生同时存在。可见,在某些情况下,动生还是感生,取决于参考系的选择。2、通量表述实际上是电场磁场内在统一的必然但是,无论怎样选参考系,线圈中的感应电动势是不变的,电路中电流是不变的,这是与参考系无关的。如果,我们用通量表述,则无需区分动生还是感生,无论选什么为参考系,线圈中的磁通量的变化情况总是一样的,直接可以得出电路中的感应电动势是一样的,电流是一样的。这说明了什么呢?这说明,无论参考系如何选择,线圈中自由电荷所受非静电力的合力是相同的!可是,选线圈为参考系,非静电力是感生电场力,选磁铁为参考系,非静电力是洛伦兹力,选磁铁速度的一半为参考系,结果非静电力是感生电场力、洛伦兹力都有,两者的矢量和保持原来的值不变!这又说明什么?这说明,电场力和磁场力的内在统一的,是同一个力,只是参考系变换时,磁场力和电场力的???组成会发生变化!所以大学教材中,将电场力和磁场力合为同一个概念——洛伦兹力f?qE?qv?B。更进一步讲,选线圈为参考系,有感生电场,选磁铁为参考系,却只有磁场,没有感生电场,电场、磁场,选磁铁速度的一半为参考系,感生电场又有了,但是大小又不一样!这又说明了什么呢?实际上,???自由电荷受到的力f?qE?qv?B,是电场、磁场共同作用的结果,既然参考系变换时,洛伦兹力保持不变,这就意味着,电场和磁场实际上是内在统一的一个场——也就是电磁场。关于电场和磁场在参考系发生变化的组成问题,请参看本书《相对运动在高中物理中的应用》一节。也就是,法拉第发现电磁感应现象,并用磁通量来描述他发现的这一现象,实际上已经预示着电场和磁场、电场力和磁场力的内在统一。说明:本文收录于陈恩谱老师《物理原来可以这样学》2019年6月第三次修订版。北京四中内部资料群:704092170,衡水中学内部资料群:591993305,黄冈中学内部资料群:791213513,英语口语交流群:168570356,