从微观和整体的角度看“磁通量变化是感应电流产生的必要条件〞[摘要]日常教学中，教师在分析微观结构时，有时分析不够透彻，导致一些情况中闭合电路的磁通量没有发生变化却也产生了感应电流，从而对教材中的根本概念——“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流〞产生了疑心，并提出了看似正确的错误结论。文章具体分析几个实例，探讨“磁通量的变化是否为感应电流产生的必要条件〞。[关键词]磁通量变化;感应电流;必要条件[中图分类号]G633.7[文献标识码]A[文章编号]1674-6058〔2021〕23-0049-02电磁学是一门重要的根底学科，它不仅是经典物理的根本组成局部，具有重要的历史地位与现实意义，而且与近代自然科学、技术科学的许多领域都有着密切的联系。磁通量是电磁学中一个重要的物理概念，是学习“电磁感应〞的前提与根底，有着承上启下的作用，要想学好电磁感应，对磁通量概念的理解必须全面而透彻，不光要对磁通量概念本身的意义要理解，还要对磁通量的变化情况分析清楚，这样才能理解和掌握好电磁感应的重、难点知识。为了解释清楚感应电流的产生原理，在人教版物理选修3-2第四章第二节?探究电磁感应的产生条件?里，通过演示条形磁铁进出闭合螺线管时，灵敏电流计指针的摆动，以及通电线圈在闭合螺线管中不运动，但是接通和断开电路时灵敏电流计的指针也会摆动，来得到最后的结论：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。但是不少教师在教学过程中，对这一重要物理概念没有讲解透彻，导致学生碰到一些特殊情况时，无法解决实际问题，求教教师后，也没有得到解决，甚至得出了与教材相悖的结论：即使磁通量不变化，也能产生感应电流。例如以下几个例子：[例1]如图1所示，空间中存在具有理想边界的匀强磁场，磁场方向竖直向下，一个竖直放置的金属导线框abcd只有一局部在磁场中，且导线ab处于水平，当整个线框沿水平方向垂直纸面向外平动时，ab就会切割磁感线，问：金属线框abcd中是否有感应电流产生？大局部教师和学生认为：从金属线框只是沿水平方向平动，磁通量没有发生变化。但是从导线切割磁感线来看，ab导线发生了切割运动，那么将产生感应电动势，且整个电路是闭合的，所以理应产生感应电流。分析得出结论：磁通量即使不变化，也能产生感应电流。以上分析，看似很有道理，但是结论还是错误的，因为它忽略了磁场本身具有整体的“回路〞特征，即磁场是一种无源场，磁感线是连续不断的闭合曲线，在空间中的分布是闭合的，在分析通过某一面积的磁通量时，必须要考虑磁场在空间中的分布情况，如图2所示，即使有匀强磁场存在，但是由于磁场的闭合性导致其他局部空间的磁场分布根本都是不均匀的，也就是说前面提到的“有理想边界〞的磁场是不可能存在的，所以在分析例1中线圈运动时，不能只考虑看得见的磁场局部，而忽略了磁场的整体性。[例2]如图3所示，将一个可绕中心轴旋转的金属圆盘放在匀强磁场中，磁场方向垂直盘面，在转轴和盘的边缘引出两个滑动接头PQ，连在电表上。当圆盘转动时，就有感应电流通过电表A，在教师和学生对通过圆盘的磁通量进行分析时，常常因磁场是均匀的，且圆盘面积不变，而得出整个闭合回路的磁通量没有变化。但是由于两个接头之间的半径〔金属导体〕切割磁感线，于是产生了感应电动势，也就在闭合回路中产生了感应电流，不过，由于产生电流的只是圆盘的某些局部，所以有些教师常得到以下结论：只要穿过闭合电路的磁通量变化，电路中就有环路感应电流产生，当磁通量不变时没有环路电流，但可能有局部感应电流。这个结论也是有问题的，我们在分析闭合回路时，可以把时间分割成极小的一段，那么在圆盘转动一小段时间Δt内，t时刻的回路面积和t+Δt时刻的回路面积是有差异的，引用?中国大百科全书：物理学?有关电磁感应条目的一段说明“引用这一关系式时〔指[ε=-dΦdt]〕，积分线路必须取在指定导体回路上，也就是说，在t+dt时刻组成回路的实物质点同t时刻组成回路的实物质点不相同〞，因此在dt时间内，组成闭合回路的那段半径的实物质点有了微小的变化，因而产生了感应电动势。[例3]1824年，法国科学家阿拉果...