关于动生电动势和感生电动势的若干思考

科技风2019年3月科教论坛
DOI：10.19392/ki.1671-7341.201907041关于动生电动势和感生电动势的若干思考
谢子凌
长沙市长郡梅溪湖中学湖南长沙410205
摘要:动生电动势和感生电动势不仅是高中物理学习难点，也是电磁学研究的重点。

本文从动生电动势和感生电动势的概 念出发，分析动生电动势与感生电动势之间的联系和区别，让我们更深刻地认识和理解这两个知识点。

关键词：电磁感应；动生电动势；感生电动势
一、动生电动势和感生电动势概念
X
导体以垂直于磁感线的方向在磁场中运动，在同时垂直于
磁场和运动方向的两端产生的电动势，称为动生电动势。

动身
电动势的产生右图所示：以一定速度V运动的导体，其内部的
电子受到方向如图所示的洛仑兹力为：！m " ( - e)# '此时
负电荷在O端聚体，正电荷在P端累积，从而导体内形成电场
!m"-$k '当导体内出现！m"-!时，0=导体等同于一个
电源，其中"为负极，=为正极，洛仑兹力等同于非静电力。

由
电动势的定义可以求解相关大小：！" f( •S# " $(# x
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求解如右图为：！" f"〇x')•//=f""
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求解这类问题时，首先要任取一元段/#，然后再确定# x
'的方向;接着求/!"(#x ')•/#;最后积分求！" f(# x
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静止在磁场中的导体回路，在磁场随时间发生改变而产生
的感应电动势，称为感生电动势。

当磁场发生改变时，在磁场
周围空间会激发一种新的涡旋状电场（电场周围与空间中的介
质和导体都无关）'称其为涡旋电场或感生电场。

涡旋电场是
一种客观存在的物质，它对电荷有作用力。

若有导体回路存
在，则感生电场力驱动电荷运动在回路中将产生感应电动势。

二、动生电动势和感生电动势之间联系
根据麦克斯韦的电磁理论可以看出，磁场与电场之间是相
互联系，相互转化的统一，我们由磁场与电场之间的联系，从而
得到动生电动势与感生电动势之间也能相互转化。

根据相对
论理论也能得出，磁场与电场也是相互联系的统一体，两者只
是磁场的不同表现形式而已，比如磁场，在一个参考系中，可以
表现为磁场，但是在另一个参考系中，他就可以表现为电场。

现用简单的例子加以说明，如下图所示：
图1图2B
图3
图1中，通电线圈中的电流不变，通电管A静止，导体环B 由下往上向A移动，此时由于导体环运动切割磁感线，从而引
起磁通量变化，导体环B中产生的是动生电动势。

图2中，通
电线圈中的电流变大，通电管A静止，导体环B静止，此时由于
电流的变大，从而引起磁感应强度变化，导体环B中产生的是
感生电动势。

图3中，通电线圈中的电流不变，导体环B静止，
通电线圈A从上往下向B移动。

此时导体环B所处的磁感应
强度发生变化，看似是B产生的感生电动势。

但是从相对运动
的角度来看，图3中的导体环B静止，通电螺线管A在运动，但
也可以换个角度去理解，可以理解A是静止，而B是运动，因
此，图3产生的感生电动势等同于图1产生的动生电动势。

三、动生电动势和感生电动势之间区别
分析动生电动势和感生电动势产生的原理，我们可以得出 动生电动势是由于外部作用力使导体切割磁感线，从而使导体
内部的电子受到了洛伦兹力而发生定向移动产生。

感生电动
势是回路导体固定不动，而改变磁场的大小，让穿过固定导体
回路的磁通量发生变化，从而产生了涡旋电场，涡旋电场对导
体回路中的电荷产生的非静电力作用，产生感生电动势。

从原
理出发，我们可以看出，两者的区别是导体内产生在的静电力
与非静电力的不同。

根据相对论来分析，由于参考系的不同，动生电动势和感 生电动势的区别不是绝对，对于实际中的电磁现象，在一个参
考系中观察的是动生电动势，在另外一^个参考系中观察是感生
电动势。

在图3中，通电线圈中的电流不变，通电线圈A与导
体环B相对运动，导体环B中出现感应电动势，如果以通电线
圈A为参考，此时空间内的磁场不动，磁场大小不变，导体环B
切割磁感应线产生感应电动势。

如果以导体换B为参考，导体
B不动，此时相对运动的磁场是变化的，经过导体的磁通量也
是变化的，变化的磁场产生涡旋电场，从而让导体环B产生感
生电动感应电动势。

四、结语
动生电动势与感生电动势在相对论中具有统一;性，在经典 电磁理论中又有相对性。

高中生在学习动生电动势和感生电
动势时，都应该从最基本的概念和原理着手，从本质上理解两
者的不同，随着学习的深入，再适当地渗透两个知识点之间的
共性，这样才能更好地学习和理解电磁学。

参考文献：
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%2]李凤灵.从本质上区分动生电动势与感生电动势％J].
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