——什么是感应电流

广东省博罗县高级中学（516100）  林海兵

《中学物理教学参考》2002年第12期发表了蔡志东老师的“磁通量不变有感应电流吗？——法拉第电磁感应定律的完整表述”，蔡老师认为，当磁通量不变时，回路中某一部分允许存在感应电流，法拉第电磁感应定律的表述不完整，人们对法拉第电磁感应定律的认识存在误区。

2003年第5期又刊登了田天增老师的“也谈磁通量不变有感应电流吗？——与蔡志东老师商榷”一文。田老师则认为，无论是什么样的电路，只要磁通量不发生改变，则不会产生感应电流，法拉第电磁感应定律是严谨的，没有留下什么误区，定律的表述是完整的。

2003年7月，笔者撰文《又谈磁通量不有感应电流吗？——什么是感应电流？》认为，法拉第电磁感应定律表述完整的，但，却提出了一个磁通量不变，“好象”有感应电流的例子。文章最后提出，什么是感应电流？

这几个月后，我一直研究着该问题，到底什么是感应电流？还得从感应电流的产http://s8/middle/60f516d9h7eedbf473587&690&690生开始讲起。我们知道，使物体带电的方式有三种：一是摩擦起电，如，丝绸与玻璃棒摩擦使玻璃棒带上正电；二是接触起电，一个不带电的物体与另一个带电的物体相接触而带电；三是感应起电，就是一个本不带电的物体靠近一个带电的物体时，不带电的物体的靠近带电物体的一端会带上与带电物体相反电荷，远离带电物体的一端则带上与带电物体相同的电荷。这感应起电，实际上由于不带电的物体在带电物体所形成的静电场中其自由电荷受电场力的作用而发生了重新分布的结果，所以是静电感应。

然而，法拉第电磁感应定律中所说感应电流，绝不是以上所说的由于静电感应的结果。电磁感应中，作切割磁感应线的导体也好，有磁通量变化的导体线圈也好，感应电流不是本质的反应，只有感应电动势才是电磁感应的本质。我们不妨从看法拉第电磁感应定律，其描述的并不是影响感应电流的大小的因素，而是描述决定感应电动势的大小的因素，不管电路是否闭合，只要有产生感应电动势的原因（导体切割磁感线、线圈中有磁通量变化）存在，就一定有感应电动势的产生。我们也可以从楞次定律看到相同地方。事实上，法拉第电磁感应定律和楞次定律分别从感应电动势的大小和方向对电磁感应的本质进行了描述。也就是说，只要是电磁感应产生的感应电流，它一定可以由楞次定律来确定其电流的方向，实际上感应电流的方向与感应电动势的方向是一致的。

笔者2003年7月所撰写的一文中的例子，如上图所示，一匀强磁场宽度为R，半径也为R的金属圆盘与匀强磁场相互垂直，且有一磁场边界正好通过圆心，金属圆盘绕圆心匀速转动时，问圆盘中有感应电流吗？

把该金属圆盘看成有无数条半径组成，圆盘滚动时，相当于每条半径（如：OA、OB、OC）都绕圆心O转动而切割磁感线。如上图所示。根据右手定则可以判断，A、B、C等在磁场中金属半圆边线上的各http://s3/middle/60f516d9h7eedbf7a5bf2&690&690点电势较高，而圆心O的电势较低，因此，圆心处将积累了大量的负电荷，而在磁场中的半圆边线上将积累有正电荷。金属圆盘一旦继续转动，部分在磁场中的金属边线必将跑至磁场外，而由于惯性，在该部分金属边线上仍旧带有正电荷，此时，圆心O处还是低电势，所以这些正电荷将沿半径方向流往圆心O而形成电流。

我们不难发现，在上述事例中把金属圆盘看成无数条半径组成，每条半径都在切割磁感线，因而所产生的感应电动势大小也好方向也好，我们都可以由法拉第电磁感应定律和楞次定律进行计算和判断，这是千真万确的事实，但以上所谓的感应电流，我们就不能由两定律来进行判断了，这是两定律所描述的感应电流吗？这是一个不争的事实，不是！

那么，什么是感应电流呢？笔者认为，首先，感应电流的方向应该可以通过楞次定律来判断。其次，感应电流的大小，可以通过全电路欧姆定律进行计算。也就是说，当导体在磁场中在切割磁感线或有磁通量的变化时，就会产生感应电动势，具备了电流产生的电源的条件，但有电源，如果不电路不闭合，电路中同样不会有电流，一旦电路闭合的条件也满足了，电流也就自然有了。电流大小当然取决于电源的电动势大小和全电路总电阻的大小。

由此，感应电流的全貌也就清晰若视了。

再回到上面所举的例子中，当金属圆盘不断在磁场中转动时，各直径在不断地切割磁感线而产生感应电动势，电动势的大小和方向我们都可以分别由法拉第感应定律和楞次定律进行计算和判断。唯独以上所说的“感应电流”大小和方向却不能全电路欧姆定律和楞次定律来计算和判断，所以，这“感应电流”并不是电磁感应中所说的感应电流，这“感应电流”的产生这由于金属圆盘的边缘和中心分别聚积了异种电荷，这些电荷在没有外力（电磁感应中非静电力）的支持时，要恢复静电平衡而产生移动。所以，这“感应电流”是由于电磁感应而引起电荷在导体中的重新分布，电磁感应后又恢复静电平衡而产生的静电电流。

综上所述，电磁感应中所描述的感应电流是由于闭合电路中有电磁感应电动势而引起的电流，它方向应该可以通过楞次定律来判断，它的大小可以通过全电路欧姆定律进行计算。法拉第电磁感应定律并无描述的不完整，人们对法拉第电磁感应定律的认识也不存在误区。

                                                             完稿于2003/11/1

                                                   修改于2004年3月5日星期五