| 哪一点的电势高？ |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2006-7-11 10:46:04  |
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哪一点的电势高？
彭友山
（岳阳市七中 湖南 岳阳 414000）
Ｂ
Ａ
（图１）高中《物理》第二册（必修加选修）第196页第8题，是要求判断铜环沿着匀强磁场和非匀强磁场运动时，环中有无感应电流产生．问题很简单，学生一看就马上能够答出，在不均匀磁场中运动的铜环内有感应电流
产生．在课本的211页第2题，也是一个类似的问题．有些
思维活跃的学生提出一个问题：如果在铜环上任意取两点，
如图1所示，假设取对称的A、B两点，电流从A点流到B
点，又从B点流到A点，哪一点的电势高呢？
如果用一句话回答：“现在还不能讨论这个问题．”那么学生不仅是很扫兴，而且会失去对于老师的信任．笔者认为可从以下三个方面来分析．
D
C
（图2）首先，要弄清含源电路的问题，我们知道在不含源的部分电路中，电流一定从高电势向低电势流动，而在含源电路中就不一定是这样了．例图2所示,有一圆环中左右两边分别接入一个电动势为E,内电阻为r,完全相同的电池,如果不考虑导线电阻,判断其对称的C、D两点，哪一点的电势高？
由闭合电路欧姆定律得到： I = 2E/2r = E/r
则每个电池两端间的电压为： U = E－I r = E－Er/r = 0
即每个电池两端的电压都为0,而电路中有电流,电流的方
向取决于电动势的方向．则也就得到C、D两点间的电压为0．
这一例题是否类似于前面的问题，我们把图1中的铜环分
成两半，可以看作两个电源，则说明A、B两点的电势也相等．
其次，是明确电势和电势差引入的前提条件．电荷在库仑电场中运动时，电场力做功与路径无关，库仑电场服从环路定律，与地球周围的重力场相似，在地球周围重力场中重力对物体做功与路径无关，只决定一始末位置的高度差，重力场被称为位场，在重力场中有地势和地势差的概念；同理库仑电场也称为位场，在库仑电场中引入电势和电势差的概念．而变化的磁场周围所产生的电场，是感应电场（也叫做涡旋场）不是位场，电荷在涡旋场中运动时，电场力做功与路径有关，不能引入电势差和电势的概念．因此，要比较A、B两点间的电势的高低没有意义．
第三，进一步知识变化磁场周围空间具有的特殊性质．在变化的磁场周围空间，即使静止的电荷也要受到力的作用，这个力既不是库仑力，也不是洛仑兹力，我们称之为感应电场力．由实验知道，静止的闭合线圈放在变化的磁场中有感应电流产生，这说明有感应电场产生，感应电场的积分称为感应电动势，而不能称为电压．在变化的磁场中闭合线圈内出现感应电流，是由于感应电场的存在使导体中的电荷受到了感应电场的作用力，也就是导体中有感应电动势．因此感应电流的方向决定于感应电动势的方向．其实，感应电动势与其回路是否闭合，甚至于导体是否存在都无关．从以上分析，我们可以明确三个方面的认识：第一，含源电路与非含源电路要严格区别，不要把含源电路当作部分电路来处理；第二，电势和电势差是描述库仑电场的物理量，不存在库仑电场的电路中比较两点间的电势差没有意义；第三，感应电流的方向取决于感应电动势的方向．
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