磁通量不变怎样产生感应电流

1、DC图3A.回路中产生大小和方向做周期性变化的电流图4B磁通量“不变”怎样产生感应电流人民教育出版社物理选修 3-2第四章第二节中阐述感应电流的产生条件是“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流”，由此，总结出产生感应电流必不可少的两个条件是：一.闭合电路；二.磁通量的变化。然而，一些善于思考的同学通过做 题发现，似乎磁通量不变也能产生感应电流，问题主要出现在以下两个例题上。但笔者认为 这两道例题都不能说明磁通量不变也可产生感应电流。现与 各位老师商榷。例1某装置的俯视图如图 1，均匀辐向分布的磁场中有 一铝环自由下落（平动、环平面始终水平），若环所在处的磁感应强度为B、

2、铝环的电阻率为 p、横截面为S。求：（1）铝 环下落速度为 v时，环中感应电流的表达式。（2）若铝的密度为D,不计空气阻力，求铝环下落的最大高度。有学生认为，铝环向下运动的过程中磁通量一直为零且 不变，怎么会产生感应电流？笔者认为这是对辐向磁场片面 理解导致的。在找到磁单极子之前，磁感线都是闭合曲线， 在怎样的情况下才会有这样的辐向磁场呢？如图2-1是扬声器磁铁示意图，其中间圆柱为磁铁N极，外圈为S极。其磁感线示意图如图 2-2，其上为下 落的铝环。从图中可以看到圆环缝隙处的磁场为辐向磁 场，当导线环向下运动时，穿过导线环的磁通量 不为零且增加，而不是学生认可的“磁通量为零 且不变”。而如果找

3、到磁单极子，则图 1中的辐向 磁场可以由磁单极子产生，此时的确可以做到在 铝环中“磁通量为零且不变”的情况下有感应电 流。但如果将来找到了磁单极子，那首先要改的是麦克斯韦方程组，如 11 B *d L，- 0，那也就会i £有“磁通量不变也可产生感应电流。”与本题类似的模型还有： 匀强磁场磁感线如图 3所示，磁感线由上 板出发到下板终止。正方形线框ABCD以垂直纸面向外的速度匀速向外运动，AB边在磁场内，CD边在磁场外。本模型中 AB边作切割磁感线运 动，而其它边没有切割，故线框中有感应电流，但同时线框中磁通量为 零且不变，这也是由于图中磁场为磁单极子产生的磁场。例2 如图4是法拉第

4、制作的世界上第一台发电机 模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过 铜盘。图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一平面内。 转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流。若已知铜盘的 半径为L,匀强磁场的磁感应强度为 B,回路总电阻为R, 从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为3。则下列 说法正确的是B.回路电流大小恒定，且等于BL2R图5xXXX图6C. 回路中电流方向不变，且从 b导线流进灯泡，再从 a导线流进旋转的铜盘D. 若磁场垂直于铜盘，强弱按正弦规律变化，盘不转动，灯泡也有电流有同学认为“本题的关键是能否产生感应电流，如果根据 磁通量变化来判断，结论是没有。”笔者认为要讨论法拉第发电 机模型有无感应电流，首先要搞清楚的是法拉第发电机模型与 小灯泡构成的是一个怎样的闭合电路。如图5所示，圆盘是由无数多条与半径重合的导线及圆导线环构成，取其中一段导线 OA它与其它导线一样绕 0点沿逆时针方向转动；圆环与 CD导 线接触良好；直导线 0A圆弧导线AD （上下两段圆弧为并联关 系）、直导线CD小灯泡及直导线 E0构成闭合电路，当 0A转动 时，整个圆环中磁通量不变，而闭合电路中磁通量是变化的， 故小灯泡中有电流流过。类似的问题如图6所示，电路中矩形金属板 abed在匀强磁 场中做切割磁感线运动，导体棒AB与金属板只在ab、ed两条边 上接触且静止不动，此时穿过金属板