电生磁与磁生电的易混点

雷赵富

摘 要：结合电磁感应电生磁和磁生电区别，例如实验装置不同、感应电流产生条件不同等，进行科学性的分析，并列举相关案例，希望能够为有关学者提供良好借鉴。

关键词：电生磁;磁生電;区别

引言：电生磁和磁生电的发现，是电磁学发展史中的重要里程碑，更加深入的分析了自然界电现象与磁现象间的密切关系，推动电磁理论的快速发展，同时，电生磁与磁生电的发现，为麦克斯韦电磁场理论的提出奠定良好基础，推动电子技术的高速发展。但是，电磁感应电生磁和磁生电存在一定差异，具体内容如下。

1.电生磁原理

所谓电生磁，主要指的是利用金属导线通过电流，在导线四周一定的范围内，会产生磁场，该磁场呈圆形分布，由于导线通过电流的不断增大，其所产生磁场越来越强，磁场呈现圆形，在导线周围紧密围绕。通过在铁钉上部缠绕线圈，若将线圈两端，连接在同一个电池负极与正极上，电流会流过线圈，在这个过程之中，铁钉能够吸引铁屑，铁钉具备磁性。如果将连接在电池导线直接取消，经过线圈电流直接切断，铁钉的磁力随之消失，铁屑逐渐掉落。由于线圈经过电流，产生一定磁性，而一旦线圈电流切断，没有电流经过，铁钉失去磁性，该现象被称作电生磁。

结合电工原理得知，安培定则的良好运用，利用右手来握拳，保持拇指处于伸直状态，进而准确判断出磁场的具体方向，通过分析导体或线圈内部电流的流向，能够准确判断出磁场的具体方向[1]。若直金属导线经过电流，在导线四周空间会产生圆形的磁场，随着导电内部电流的不断增大，磁场越来越强，磁场呈现出圆形，在导线四周围绕。要想准确判断磁场具体放线，学生可以利用右手定则，具体内容如下：伸出右手拇指，剩余四指并拢向掌心弯曲，此时，四指所指出方向属于磁场方向，拇指方向代表电流的方向。

2.磁生电原理

磁生电由英国科学家法拉第发现，其原理比较简单，在闭合电路当中，部分导体在做切割磁感线运动的过程当中，导体会出现电流，该现象被称作电磁感应现象，所产生电流被称作感应电流，发电机主要是利用该原理制作而成。

通过将导体两端直接接在电流表接线柱中，形成闭合电路，导体可以在磁场当中运动，在向左或者向右运动时，会快速切割磁感线，此时电流表指针会出现一定偏转，说明电路当中产生电流，该电流又被称为感应电流[2]。众所周知，穿过一定面积磁力线条数，也是该面积范围内的磁通量。若导体向左或者向右，进行磁感线切割运动，闭合电路内部面积会发生显著的变化，表明该面积范围内的磁通量也发生一定的变化。

结合磁生电原理得知，导体产生感应电流的核心原因，主要是穿过闭合电流磁通量发生明显变化。由此可以得知，如果穿过闭合电路磁通量发生较大的变化，闭合电路内部肯定会产生感应电流，此条件也是产生感应电流的核心。在判断感应电流方向时，导体向左方向或者右方向运动，电流表的指针会发生明显偏转，说明感应电流方向和导体运动方向存在较大联系。若导体运动方向保持不变，将磁极对调，通过调整磁力线方向，感应电流方向也会发生变化。因此，感应电流具体方向和导体运动方向，以及磁力线方向有较大联系。可利用右手定则，进行准确的判定，右手保持伸开状态，让大拇指与四指保持垂直，同时与手掌处于相同平面，然后将右手放到磁场当中，磁力线会垂直穿入到手心，此时，大拇指所指的方向为导体运动方向，其余四指所指向的方向为感应电流方向[3]。

3.案例分析

3.1实验装置识别问题

问题1：结合图1甲、乙实验装置得知，（）是分析磁场对电流作用，（）是分析电磁感应。

解析：结合上述示意图得知，甲和乙均为直导体处在磁场内部，如果学生不了解实验条件，不明确实验目标，特别容易出现混淆。我们应该知道，磁场对电流所产生的主要作用，通常指的是电导体在磁场当中受力作用，通俗来讲，导体内部通电后，出现电流，才能够在磁场当中受力，从而发生一系列运动，该过程是消耗电能的，将电能转化成机械能[4]。

与上述过程中，电磁感应主要指的是在闭合电路当中，部分导体可以在磁场当中进行磁感线切割运动，在此过程当中，导体会产生感应电流。通俗来讲，因为提前没有电源为导体通电，导体在磁场内部运用，使得闭合电路出现电流，该过程需要消耗机械能，将机械能转化成电能。在图2中，甲缺乏电源，无电源为导体供电，在电路内部，主要是接通检流表，进而检测电路内部是否出现电流，很明显，该示意图为电磁感应装置图。乙缺乏电源给导体供电，主要是分析通电导体，在磁场当中的受力情况，主要是分析磁场对电流产生作用，故为磁生电装置。

3.2感应电流产生条件不同

问题2：小李同学根据图2实验装置，分析磁感应现象，如果将实验装置当中的铜线ab通过导线，直接接到电流表中，如果ab快速向右运动，而电流表没有出现显著偏转，则很可能是因为（）

A.感应电流过小，指针无法出现显著偏转。

B.铜线ab过细，利用铜棒来实验，能够让电流表指针出现较大偏转。

C.ab的运动方向不正确，需要将其改成以相同速度向左运动。

D.ab的运动方向不正确，需要将其改成相同速度上下运动。

解析：如果学生对电流表指针无显著偏移出现片面理解，特别容易出错。在此题中，电流表的量程在0A到3A之间，将其接到电路当中，没有出现显著偏转，主要为以下两个原因：（1）电路内部没有产生电流。（2）电路所产生的电流过小，电流表指针无法偏转。要想准确的判断出导体内部是都产生感应电流，要具体以下条件：（1）电路一定是闭合的;（2）闭合电路内部存在部分导体，并非闭合电路全部做磁感线切割运动;（3）必须存在磁场;（4）导体一定要做切割磁感线运动[5]。

磁感线切割运动，主要指的是导体在运行过程中，其运动方向和磁感线方向不同。结合该题得知，如果将装置内部的铜线ab快速向右方向运动，电路处于闭合状态，导体会在磁场当中做磁感线切割运动，电路内部会产生感应电流，因此，电路内部的电流表指针没有出现显著偏转，主要是由于电流过小导致的。在电磁感应现象当中，感应电流过小，主要是由于以下原因引起的：（1）磁场比较;（2）导体切割磁感应线速度过小;（3）导体长度过大。所以，如果将铜线换成铜棒，不会提高感应电流，如果将ab改成以同一速度向左运动，电路内部有的感应电流方向会发生显著变化，但是，感应电流大小不会发生任何变化。如果将ab改成上下运动，导体运动方向和磁感线方向保持平行，不会出现磁感线切割现象，电路中也不会产生感应电流，故正确答案为A。

4.结束语

综上所述，通过对电磁感应电生磁和磁生电区别进行有效的分析，并列举两个案例，能够提高学生的物理素养，培养其科学思维，保持严谨的科学态度，确保各项教学活动的顺利开展。

参考文献

[1]常伟斌，王飞奇，齐海迪，贾永凯，王桂民，韦依.基于磁生电原理的手摇式便携加温盒[J].科技创新导报，2019，16（11）：110-112.

[2]邹剑飞，张开骁.感生和动生磁动势的产生和测量[J].科技风，2019，（06）：163-165.

[3]颜辉.核心素养视域下增加高中物理课堂教学的热量——以“磁生电的探索”教学为例[J].中学物理教学参考，2018，47（11）：39-41.

[4]翁庆双.以学科观念建构为价值取向的初中科学教学——以“磁生电”课堂教学设计为例[J].物理教学，2017，39（09）：49-52.

[5]孙树红.初中物理新授课“实验的预设与驱动”研究性教学课例——《磁生电》的课堂实录[J].教育实践与研究（B），2016，（11）：71-74.