正確答案:
??講完電磁感應後,一位學生向筆者提出一個問題.
??題目如圖1所示,虛線兩側分別為磁感強度B1、B2的勻強磁場,方向相反.當閉合矩形金屬線圈垂直於磁場方向向下運動時,金屬線圈中是否有感應電流?
圖1
??分析這一問題看似簡單,其實並非容易回答.
??當閉合矩形金屬線圈垂直於磁場方向向下運動時,矩形線圈的左右兩邊垂直切割磁感線,設L、v分別為矩形線圈左、右兩邊的邊長和矩形切割磁感線的速度,則回路中的感應電動勢應為=(B1+B2)Lv≠0,回路中有感應電流;但由於線圈平面始終與磁感線平行,穿過線圈的「磁通量始終為零」,沒有變化,由法拉弟電磁感應定律可知矩形線圈中並無感應電流產生.怎麼會出現自相矛盾的結果呢?
??經過思考、分析,筆者給這名學生兩點答覆,並表揚了他勤思好問的學習態度.
??1.磁感線是閉合的曲線,因此圖中虛線附近必有沒有畫出的磁感線分佈,有一種可能的情況如圖2所示.如果是這樣的話,當矩形線圈向下運動經過磁場區域時,穿過線圈的磁通量不是沒有變化,而是變化的,不過磁感線是通過磁鐵內部與外界磁感線閉合,因而線圈中會有感應電流產生,不會出現互相矛盾的情況.
圖2
圖3
??2.如果磁感線不是閉合的曲線,即有所謂的磁單極子存在的話,如圖3所示,那麼當線圈垂直磁感線運動時,線圈中的磁通量沒有變化(始終為某一定值),但卻有感應電流產生.(設兩邊磁單極子數量很大)
??可見,法拉弟電磁感應定律成立的前提條件是磁感線是閉合曲線.如果磁單極子存在的話,那麼該定律就得修改了,電磁學的很多內容也要修改.雖然有科學家聲明發現了磁單極子,但還沒有得到進一步的證實.因此,對待每一個物理問題要仔細分析、研究,而不能盲目解題,要根據已掌握的科學知識審題、分析所問物理問題本身是否符合規律、符合實際,是否具有科學性.
摘自《中學物理教學參考》