[6]
。感生电动势 与涡旋

( L)
E
旋
dl
d S dB dt dt
1
很显然，涡旋电场 E旋 是非保守场即非势场，也就是
( L)
E
旋
dl 0
2.2 涡旋电流的概念 有关文献 7 在对涡旋电流的表述中， 往往都是以变化磁场或交变磁场为前提 的。一般地，处在变化磁场中的金属块，垂直磁 场方向的任意一个截面都可以看成是由若干个大 小不等的闭合金属环构成，这些闭合金属环就是 一个一个的闭合回路。当穿过这些闭合回路中的 磁通量随变化磁场发生变化时，每个回路中都会 产生涡旋状的感应电流，如图 1 所示。这种涡旋 状的感应电流就叫涡旋电流。 2.3 涡旋电流的本质 事实上，涡旋电流的本质上是由于涡旋电场在闭合回路中产生的感应电流， 至于所谓的“涡旋状”只是在金属块构成的特定电流回路中的具体体现。
i B
~
i
图1 涡旋电流
Байду номын сангаас


Ii fu fi Iu Ii fu

图2
涡旋电场中感应电 源与涡旋电流分布
图3 感应电能表铝盘
涡旋电流的电流回路有一个重要的特征， 也就是涡旋电流回路中的任一部分 都相当于一个电磁感应电源， 如图 2 所示。这是由感生电动势激发出的涡旋电场 所决定的。 3 思考与讨论 基于上述对涡旋电流概念表述中的前提条件和涡旋电流与涡旋电场之间的
(a)
辐条与圆环构 成的铜丝圆盘
(b)
磁针的磁场 呈对称分布
(c )
铜丝圆盘中感应 电源与电流分布
图4 阿拉果铜盘改进实验
的感应电流 [ 9 ] 和法拉第圆盘发电机中的感应电流都是径向电流。 径向电流的特征是其电流回路中只有做切割磁感线运动的部分才是电磁感 应电源。 在定轴转动的金属块中，电磁感应电源就是相对于转动轴的每一根绕轴 转动的辐条，即转动半径。
从涡旋电场谈涡旋电流概念的界定及其思考
黄绍书 （六盘水市第 23 中学 王金霞 贵州 六盘水 553001）
摘要：传统观念中，对涡旋电流概念的理解和界定存在模糊感，这不利于对客观物理问 题本质的深度认识。 本文结合涡旋电场产生感生电动势形成的电流回路的角度， 从本质上审 视和重新认识涡旋电流，并提出关于涡旋电流概念的界定原则予以思考与讨论。 关键词：涡旋电场 涡旋电流 径向电流 电磁感应 阿拉果铜盘实验
1 问题的提出 2015 年， 一道关于阿拉果铜盘实验的高考试题 1 ，引起物理教学界对涡旋电 流的一场激烈的争论， 争论的缘由在于对涡旋电流概念的模糊认识，多家物理专 业杂志对此已刊发了大量文章 2 ~5 。然而，这场争论尚未结束。 目前， 在对涡旋电流认识的传统观念中，大都仅局限于在金属块中对涡旋电 流形状上的片面而粗浅的认识， 而未能从其本质上进行深刻的理解。这是一种模 糊的认识观，不利于对客观物理问题的深度认识和处理。正因如此，涡旋电流就 成为物理教学中长期讨论的话题。因此，很有必要从涡旋电流的本质上去审视和 认识涡旋电流。 2 涡旋电场与涡旋电流 涡旋电场与涡旋电流的概念有着很大的差别，但是，它们之间存在着密不可 分的重要关系。 2.1 涡旋电场的产生 根据法拉第电磁感应定律和麦克斯韦电磁理论， 当某一固定回路 L 所围的面 积为 S 的区域由于磁感应强度 B 发生变化引起其磁通量 变化时， 将产生感生电 动势 并在磁场区域及其周围空间激发出涡旋电场 E旋 电场 E旋 之间的关系为
4
2
关系以及涡旋电流的本质特征， 这里提出关于涡旋电流概念的界定原则予以思考 与讨论。 （1）由于涡旋电场产生的感应电流就叫做涡旋电流。比如，如图 3 所示的 感应电能表铝盘中的感应电流 [8] 和电磁炉中的感应电流都是涡旋电流。 在涡旋电流产生的过程中， 激发涡旋电场的变化磁场，包括自身强弱或方向 发生变化的电流产生的变化磁场和磁体与电流回路之间发生非切割磁感线运动 引起的变化磁场。 （2）相对于涡旋电流而言，可以将由于导体与磁场之间的相对切割磁感线 运动产生的感应电流称为径向电流。比如，如图 4 所示的阿拉果铜盘改进实验中
3
60-62 [5]刘保华.阿拉果及其铜盘实验[J].物理通报.2017（5）:121-123 [6]赵凯华， 陈熙谋.新概念物理教程电磁学[M].北京： 高等教育出版社.2006.12 （2） 182-184 [7]赵凯华， 陈熙谋.新概念物理教程电磁学[M].北京： 高等教育出版社.2006.12 （2） 176-177 [8]黄绍书.阿拉果铜盘实验与感应电能表的转动机理比较分析[J].物理教师.2017 （4） :1-2 [9]黄绍书.阿拉果铜盘实验的实验研究与分析[J].物理通报.2016（7）:97-100
参考文献 [1]2015 年普通高等学校招生全国统一考试（普通高中新课程标准Ⅰ卷）理科综合能力测试 物理试题参考答案及评分标准. [2]朱文惠，许冬保.近 2 年全国课标Ⅰ卷物理学史试题评析与教学策略[J].物理教学探讨. 2016（6）:46-49 [3]沈文炳，张志勇.基于 SOLO 理论的物理学史复习[J].物理通报.2016（7） ：119-122 [4]许冬保.2015 年理综新课标卷Ⅰ第 19 题的评析与启示[J].中学物理教学参考.2016（12）