变化电流产生感生电场

摘 要：电荷受变化磁场作用从另一个角度看则是受变化电流的作用。本文粗略总结出“变化电流产生感生电场”的规律，此“新方法”将带来新发现和新认识。

关键词：变化磁场 变化电流 法拉第电磁感应定律 变化电流产生感生电场

引言

“变化磁场产生电场”用到计算上则是通过B（磁感应强度）、φ（磁通量）等物理量计算ε（感生电动势）、Ei（感生电场）等物理量。所谓变化包含两种，一个是距离变化，如磁铁相对于电荷运动，磁铁和电荷相对间距离变化，从而检测到电荷受感生电场作用；一个是大小变化，如电子感应加速器实验，磁场大小变化从而使电荷受感生电场作用。

我们知道，磁场是电荷运动产生的 ，电荷运动形成电流。因此，磁场变化可以用电流变化来描述，如距离变化，磁铁相对于电荷运动，则可以看作是电流相对于电荷运动，电流和电荷相对间距离变化，从而检测到电荷受感生电场作用；而大小变化，还以电子感应加速器实验为例，磁场大小变化则可以看作是电流大小变化，电流大小变化从而使电荷受感生电场作用。

这样我们则可以从电流变化的角度思考感生电场，通过I（电流强度）、r（变化电流和受作用电荷的距离）等物理量来计算ε、Ei等物理量。

1 变化电流产生感生电场

1.1 变化电流

（受）变化电流（的作用）：包括（受）电流距离变化（的作用）和（受）电流大小变化（的作用）。

1.2 变化电流产生“感生电场”

假设导线和电流平行，变化电流会产生如下特点的感生电场：

当电流变大或者电流距离上靠近导线时，如果导线形成了闭合回路，则导线因受所在空间之感生电场作用而产生和变化电流相反方向的感生电流；反之则产生同方向的感生电流。

对此导线中自由电子所受空间感生电场力可以做如下分析：

1.3 变化电流对附近电子的感生电场力作用

（1）电流大小不变，电流和受作用电子距离变化时电子所受感生电场力：

（2）电流和电子距离不变，电流大小变化时电子所受感生电场力：

（1）r1是电子和电流的初始距离，r2是变化后的距离。

（2）r是电流和电子位置不变情况之电流和电子的距离。

电子受力方向参看1.2的分析即知。

以上所总结的两个公式是由公式B=KI/r 和公式 F=qEi 为基础推导所得，有待验证；重要的是由“变化电流产生感生电场”如取得公式必然会方便理解和应用，利于发现和解释现象。

磁铁磁场类似电磁铁磁场，因此，其在空间产生感生电场的现象可以仿照电磁铁之电流产生感生电场来理解。下面用“变化电流产生感生电场”的“新方法”分析一个现象。

2 在螺线管外侧绕一个圆，求圆在不同位置时的感生电流

在密绕螺线管外侧从上到下任意位置如图1所示绕一个圆——导线在螺线管外侧绕一个圆（EF）后，导线两端紧挨着射线状延伸远离螺线管连接电流计，求闭合螺线管电源的瞬间EF在不同位置时回路中产生的感生电流。

我做了一个实验，圆在中间时电流计指针可摆动5个多单位；从中间往上或者往下移动大概四分之一，指针摆动3个多单位；接近两端时做实验，指针摆动不到2个单位，实验差距很明显。这个现象用“变化电流产生感生电场”的规律较容易计算，用电磁感应定律则较复杂。

下面用公式F=a×ΔIΔt×qr= qEi 粗略计算螺线管接通电源的瞬间产生的感生电场。

假设密绕螺线管如图2所示由7个电流组成，下面做一个不严谨的假设：假设EF在中间时和螺线管各电流的距离分别为1、2、3、4，和螺线管中间的电流距离为1；假设EF在螺线管上端第二个电流处时和电磁铁各电流的距离分别为1、2、3、4、5、6，和电磁铁上端第二个电流的距离为1；假设EF在螺线管最上端电流处时和螺线管各电流的距离分别为1、2、3、4、5、6、7，和螺線管最上端的电流距离为1。取210不准确的作为3、4、5、6、7的公倍数，根据所总结的公式，设a×ΔIΔt×q为A，则EF在中间时其自由电子所受感生电场力可以看作为

210A+2×（210A/2+210A/3+210A/4）=665A；

EF在上端第二个电流处时自由电子受力可以看作为

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

EF在最上端电流处时自由电子受力可以看作为

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

由此可明确知道在螺线管不同处绕成EF圆时回路所产生的感生电流。

以上例子说明了“新方法”的便利。“新方法”必然能开拓新思路、解决新问题，从而能发现新现象或新应用。本文为了说明简单而采用了上面的普通例子，还有其它的新发现和应用，在此不一一列举。

变化电流比变化磁场更细致和准确，从应用上来看，“变化电流产生感生电场”是从更根本处着手的理论。

作者简介：赵继广，男，汉族，河北省献县人。中国邮政集团公司保定市分公司（寄递事业部）职工。