變化電流產(chǎn)生感生電場

摘 要：電荷受變化磁場作用從另一個角度看則是受變化電流的作用。本文粗略總結(jié)出“變化電流產(chǎn)生感生電場”的規(guī)律，此“新方法”將帶來新發(fā)現(xiàn)和新認識。

關(guān)鍵詞：變化磁場 變化電流 法拉第電磁感應(yīng)定律 變化電流產(chǎn)生感生電場

引言

“變化磁場產(chǎn)生電場”用到計算上則是通過B（磁感應(yīng)強度）、φ（磁通量）等物理量計算ε（感生電動勢）、Ei（感生電場）等物理量。所謂變化包含兩種，一個是距離變化，如磁鐵相對于電荷運動，磁鐵和電荷相對間距離變化，從而檢測到電荷受感生電場作用；一個是大小變化，如電子感應(yīng)加速器實驗，磁場大小變化從而使電荷受感生電場作用。

我們知道，磁場是電荷運動產(chǎn)生的 ，電荷運動形成電流。因此，磁場變化可以用電流變化來描述，如距離變化，磁鐵相對于電荷運動，則可以看作是電流相對于電荷運動，電流和電荷相對間距離變化，從而檢測到電荷受感生電場作用；而大小變化，還以電子感應(yīng)加速器實驗為例，磁場大小變化則可以看作是電流大小變化，電流大小變化從而使電荷受感生電場作用。

這樣我們則可以從電流變化的角度思考感生電場，通過I（電流強度）、r（變化電流和受作用電荷的距離）等物理量來計算ε、Ei等物理量。

1 變化電流產(chǎn)生感生電場

1.1 變化電流

（受）變化電流（的作用）：包括（受）電流距離變化（的作用）和（受）電流大小變化（的作用）。

1.2 變化電流產(chǎn)生“感生電場”

假設(shè)導(dǎo)線和電流平行，變化電流會產(chǎn)生如下特點的感生電場：

當電流變大或者電流距離上靠近導(dǎo)線時，如果導(dǎo)線形成了閉合回路，則導(dǎo)線因受所在空間之感生電場作用而產(chǎn)生和變化電流相反方向的感生電流；反之則產(chǎn)生同方向的感生電流。

對此導(dǎo)線中自由電子所受空間感生電場力可以做如下分析：

1.3 變化電流對附近電子的感生電場力作用

（1）電流大小不變，電流和受作用電子距離變化時電子所受感生電場力：

（2）電流和電子距離不變，電流大小變化時電子所受感生電場力：

（1）r1是電子和電流的初始距離，r2是變化后的距離。

（2）r是電流和電子位置不變情況之電流和電子的距離。

電子受力方向參看1.2的分析即知。

以上所總結(jié)的兩個公式是由公式B=KI/r 和公式 F=qEi 為基礎(chǔ)推導(dǎo)所得，有待驗證；重要的是由“變化電流產(chǎn)生感生電場”如取得公式必然會方便理解和應(yīng)用，利于發(fā)現(xiàn)和解釋現(xiàn)象。

磁鐵磁場類似電磁鐵磁場，因此，其在空間產(chǎn)生感生電場的現(xiàn)象可以仿照電磁鐵之電流產(chǎn)生感生電場來理解。下面用“變化電流產(chǎn)生感生電場”的“新方法”分析一個現(xiàn)象。

2 在螺線管外側(cè)繞一個圓，求圓在不同位置時的感生電流

在密繞螺線管外側(cè)從上到下任意位置如圖1所示繞一個圓——導(dǎo)線在螺線管外側(cè)繞一個圓（EF）后，導(dǎo)線兩端緊挨著射線狀延伸遠離螺線管連接電流計，求閉合螺線管電源的瞬間EF在不同位置時回路中產(chǎn)生的感生電流。

我做了一個實驗，圓在中間時電流計指針可擺動5個多單位；從中間往上或者往下移動大概四分之一，指針擺動3個多單位；接近兩端時做實驗，指針擺動不到2個單位，實驗差距很明顯。這個現(xiàn)象用“變化電流產(chǎn)生感生電場”的規(guī)律較容易計算，用電磁感應(yīng)定律則較復(fù)雜。

下面用公式F=a×ΔIΔt×qr= qEi 粗略計算螺線管接通電源的瞬間產(chǎn)生的感生電場。

假設(shè)密繞螺線管如圖2所示由7個電流組成，下面做一個不嚴謹?shù)募僭O(shè)：假設(shè)EF在中間時和螺線管各電流的距離分別為1、2、3、4，和螺線管中間的電流距離為1；假設(shè)EF在螺線管上端第二個電流處時和電磁鐵各電流的距離分別為1、2、3、4、5、6，和電磁鐵上端第二個電流的距離為1；假設(shè)EF在螺線管最上端電流處時和螺線管各電流的距離分別為1、2、3、4、5、6、7，和螺線管最上端的電流距離為1。取210不準確的作為3、4、5、6、7的公倍數(shù)，根據(jù)所總結(jié)的公式，設(shè)a×ΔIΔt×q為A，則EF在中間時其自由電子所受感生電場力可以看作為

210A+2×（210A/2+210A/3+210A/4）=665A；

EF在上端第二個電流處時自由電子受力可以看作為

210A+2×（210A/2）+210A/3+210A/4+210A/5+210A/6=619.5A；

EF在最上端電流處時自由電子受力可以看作為

210A+210A/2+210A/3+210A/4+210A/5+210A/6+210A/7=544.5A；

由此可明確知道在螺線管不同處繞成EF圓時回路所產(chǎn)生的感生電流。

以上例子說明了“新方法”的便利?！靶路椒ā北厝荒荛_拓新思路、解決新問題，從而能發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象或新應(yīng)用。本文為了說明簡單而采用了上面的普通例子，還有其它的新發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，在此不一一列舉。

變化電流比變化磁場更細致和準確，從應(yīng)用上來看，“變化電流產(chǎn)生感生電場”是從更根本處著手的理論。

作者簡介：趙繼廣，男，漢族，河北省獻縣人。中國郵政集團公司保定市分公司（寄遞事業(yè)部）職工。