矩形匀变磁场区域周围感应电场的计算

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1、32卷第7期物理教学VoI．32NO．72O1O年7月PHYsICSTEACHlNGJuly．2010矩形匀变磁场区域周围感应电场的计算刘大华(盐城市龙冈中学江苏224011)文章对上述解答提蹬了质疑：尽管磁场仅仅存在于线一、问题的提出框的左半部分，但由于变化的磁场会激发出感应电场，感应原题用均匀金属导线做成的正方形线框，每边长为电场分布在整个空间，即金属线框右半部分中的自由电子也0．2m，正方形的一半存在垂直纸面向里的匀强磁场，如图1将会在感生电场力作用下发生移动，从而产生感生电动势。所示当磁场以10T／s的变化率均所以仅仅把线框左半部分看成电源、右半部分看成外电路的匀增强时，线框中点M

2、、N两点间的观点是错误的。为此，该文章给出了如下的解法：××电势差是：()设想图1中的回路ABCDA收缩至××A．【，jⅥN一0．1VA^VDA，如图z所示。由于回路ABCDA××B．U^“一一0．1V与回路AMNDA的磁通量变化情况完全相××C·U一O·2VDC同，所以两回路中产生的感应电动势相等，即ND．UM~一一0．2V图2中的边MN产生的电动势与图1中的折这是中学教辅书上多次出现的一图1边MBCN产生的电动势相等。因此本题的道习题。常见的解答如下：将线框的左关键就是求解图2中矩形回路AMNDA四条边上各自产生的感应电动势。图2中回路图2半部分看成电源，右半部分看成外电路。再根据法拉

3、第电磁感应定律和电路知识可求得u=一0．1V，故选项B正确。的总电动势可由法拉第电磁感应定律求得，尽管其四条边均p点评：上述4位教师在题目修改过程中展示了教师对严格要求自己，不能只满足于所命题目可做，还应该注意表教学目标认识上的差异。师1将一个检测学生分析、判断机述的规范和严谨。械能是否守恒的问题，改变成了判断“物体不存在超重现象”3．教师在改题时存在的问题还有缺乏目标和学生意的问题，改变了题目检测的目标；师2将部分选项修改成具识。大部分选手只限于把题目改顺畅，没有考虑一个题目要体的运动形式，降低了学生分析、判断的难度，而且题目选项考查的目标和学生学习这一内容时应该达到的要求，较少有显得不

4、协调；师3的修改既显示出对原题教学目标的正确理选手从学生阅读题目的易懂角度进行修改。这就要求平时解，又将各选项修改得比较协调。通过师4的说明，我们可教师在选用题目时能够思考该题目对应的教学目标及与学以发现，教师对机械能守恒条件这一教学目标的理解是有深生学习水平的吻合程度，在命题时克服随意组合的习惯，按度的，所思考的内容不仅涉及运动形式，还涉及到弹性势能照双向细目表和难度要求进行有目的、有计划的命题。的考虑。4．教师在改题时存在的问题还有缺乏有序思考，往往二、对提高教师改题能力的建议“盯住一点，不及其余”，产生这种情况的原因是教师对题目1．教师在改题时普遍存在的问题是对物理概念、物理评价的角

5、度认识还不够全面。教师需要从科学性、教学性、规律的理解不够深刻。选手不能全部指出题目中存在的科规范性、审美性、文字表述的准确性等角度进行有序思考，这学性问题，有的选手改了原题中的科学性问题，但是产生了样才能保证经过修改后题目的高水平。新的科学性问题这就需要教师在平时增加对物理概念、规5．教师的改题能力差异往往体现在诸多细节方面，而律理解的精确性，不能仅仅停留在大概了解的程度，而要做细节方面的改进需要通过与“高手”、专家的比较才能得到实到能清晰表述。，现，教师改题能力的习得与教师参与高水平命题活动的经历2．教师在改题时存在的另一问题是对物理现象、物理有密切联系。对于缺乏参与高水平命题活动的学

6、校和教师，条件、物理符号等的掌握不够清晰和准确，不能发现题目中可在教研活动时，通过让教师改题，并对改题结果进行讨论不够严谨、规范的表述。这就要求教师在平时命题时就应该来获得改题经历，提高改题水平。·57·会产生电动势，但由于其中的边AD、MN是边AM、DN的区域的改变而变化。所以上述解答仍然不能让人信服。2倍，故根据对称性，可知边AD和边MN上的电动势是边综合以上观点，可以看出，要解答本题，必须了解矩形磁AM和边DN上电动势的2倍，这样图2中各条边的感应电场在整个空间所激发的感应电场的确切分布情况。动势均可求得。再根据电路知识就能求出M、N两点间的二、二维有限时变磁场区域在空间所激发的感应

7、电场1电势差为uMN一一V。0U我们知道，感生电动势是由磁场变化所激发的感生电场上述解答与常规解答相比，值得肯定的地方是考虑到了弓l起的，这种电场的电场线是一圈一圈的闭合线，所以也称磁场以外的导体也因感应电场的存在而产生感应电动势。之为涡旋电场。根据麦克斯韦方程，涡旋电场沿任何闭合路并且通过回路的等效变换和对称性求出了磁场外部导体中径的环流都满足法拉第电磁感应定律：的电动势，进而得到了最终结果。同路等效变换无疑是可行的，