感生电动势与动生电动势的理解与应用

摘 要：在电磁感应现象当中，主要有两种电动势，一是感生电动势，二是动生电动势。这是高中物理教学中的一个教学难点，也是高中生学习物理知识必须要攻克的一大难关。本文将就感生电动势与动生电动势两种电动势进行分析与探究。

关键词：感生电动势；动生电动势；实际应用

关于感生电动势与动生电动势二者之间的差别，有一句话便能够非常形象且到位地进行概括：只要是磁场变了，“感”到磁通量变化，就叫做感生电动势；只要是导线自己运动，就是自己“动”了，就叫做动生电动势。

一、 电动势概述

电动势，即电子运动的趋势。其克服的是电阻对电流的阻力，让电荷能够在闭合的导体回路当中自由进行流动。

二、 感生电动势

1. 特征分析

感生电动势的特征，可以概括成导体没运动，磁场变化，导致磁通量变化，进而引起电动势变化。举例说明：收音机在发射站发出的磁场当中，收音机自身没有运动，发生变化的随着电台声音而变化的磁场，因此，收音机里面的电动势发生变化，从而产生不同的音调。

2. 感生电动势详解

对上图进行分析，根据垂直磁场的方向放置金属环（如第一幅图所示），而磁场一旦发生变化，诸如磁场力变大，那么，便会出现麦克斯韦磁场理论中的现象，因为磁场发生变化而产生电场，继而就会出现逆时针方向运动的感应电场，此时处于感应电场里的自由电力也会被电场力所影响，按照顺时针方向移动，进而产生逆时针方向电流。

根据麦克斯韦地磁场理论，正电荷q在匀强磁场里以匀速v进行圆周运动，如果磁场突然增加，那么就会产生逆时针方向的感应电场，并且此方向与正电荷q的运动方向刚好一致，电场力对电荷做正功，电荷速度随之加快。相反，如果磁场突然减弱，电场力对电荷做的便是负功，电荷速度随之减小。

3. 感生电动势的应用

众所周知，高压和低压两套平行输电线路之间必须要保持一定的距离，其目的是为了保证输电的安全。其背后的原理是：在同一电线杆当中，如果存在高压电路输电的情况，就算低压电路中已经完成了拉闸断路的动作，仍然会因为产生感生电动势而引发危险。

三、 动生电动势

1. 特征分析

动生电动势的特征，可以概括为磁场场强没有变化，其是因为线圈运动导致了它周围磁场的多少发生了变化，引起了磁通量的变化。举例说明：发电机。

2. 动生电动势详解

通过这两幅图来进行分析，在匀强磁场中，金属棒沿着与磁场垂直方向，以v0的速度向右运动。在运动的过程当中，自由电荷会受到洛仑磁力的影响。此外，电子沿着金属棒运动的速度是U，自由电子的运动速度便是金属棒的运动速度和电子沿金属棒运动的合速度。金属棒的a、b两端因为正负电荷分别进行积累，其形成的电动势，Uab>0。依据左右定则，自由电子相对磁场在以速度v运动时，必然会受到洛仑磁力F洛，如果F洛的一个分力F1和F外平衡，另一分力F2与电场力FE平衡，那么，金属棒的a、b两端会建立起高稳定性的动生电动势。

金属棒ab两端电动势U=BLv0，自由電子受到的电场力FE=eE=eBLv0/L=eBv0，FE与F2等大反向。

从图中可以看出，F外与F1、F2和F洛都是等大反向。自由电子也因为受到F洛、FE、F外三个力的作用而达到平衡，金属棒匀速垂直切割磁感线运动则建立起了稳定的电动势。从能量转化的层面来分析，机械能转化成为电能，是外力克服了洛仑磁力的分力F1做功的原因。

3. 动生电动势的现实应用

电磁驱动与电磁阻尼。不论是万用表还是磁电式电流表，在实际运输的过程当中，电表指针发生摆动是不可避免的，特别是在遇到一些特殊情况，比如急刹车、路况颠簸以及突然启动等等问题时，磁电式电流表或者万用表电表指针很可能因为摆动幅度过大而出现损坏的情况。尽管外包装再安全，再牢固，还是会因为惯性原因而没有办法彻底避免上述情况的发生。

要想减轻这种损坏程度或者减少这种情况的发生，有一种最有效的方式，那就是用导线将电表的两接线柱连接在一起。这种方式的原理是，磁电式电表指针发生摆动时，会带动线圈在磁场里面也发生摆动，相对运用必然会切割磁感线，进而产生动生电动势，动生电动势产生的电场会阻碍电表指针的运动。

综上所述，感生电动势和动生电动势在现实生活中有着非常强的实用性，必须要对两种电动势有着深入且充分的理解，才能够掌握应用的精髓。

参考文献：

[1]陈林桥，林先安.浅析洛伦兹力在动生电动势产生过程中所扮演的角色[J].物理教学探讨，2016，34（9）：47.

[2]廖香林.高中物理电磁感应两种描述的理解及统一性的探讨[J].物理教师，2017，38（5）：11-12.

[3]魏廷智.刍议注重过程与方法实施“动生电动势”教学[J].中学物理：高中版，2017，35（7）：23-25.

作者简介：

戴军，江苏省泰州市，江苏省泰州中学。