电磁感应和安培力

Question

我们考试有一个题，很简单就是一个电导体好像是铁吧，然后有磁场是和地面水平的，垂直穿过这个电导体（也就是向纸面里）。电导体里面有向右的电流。
问上下哪个电势高？我觉得很简单啊。当然是上面啊。根据左手定则，正电荷受向上的力。 但是老师说是下面（原因是金属导体里面只有电子，所以电子到上面了）
这里我就有2个不明白的地方
1 做了那么多关于安培力的题，都没有考虑究竟是什么在运动产生了电流，而且我个人认为在我们学的范围内什么产生电流应该是一样的等效的！ 如果不是的话那不就要道道题都研究到底是什么在导电吗？而且我个人对物理的理解也认为应该是等效的。）
2 有电子没错，根据左手定则，电子应该是向下的啊。我仔细看了书，书上就所了一句负电荷受力方向和正电荷方向相反，我觉得同样的磁场中异向运动的电荷受的力确实应该是相反的（我的意思是他们的电流方向都相同）这是我看书后的理解，我去找老师，老师总是觉得我的问题很弱智，旁边的朋友也笑着跟我说这说那。虽然我说的可能不对，但是我觉得老师还是没有太明白我的意思也没能拿出让我信服的理论。。所以来让高手帮忙下！

还有一个题呵呵。

我的问题列一下吧 希望答者也能不怕麻烦慢慢答。。
1 感应电流到底有多大，我个人认为不会大于电流减少的量，因为能量守恒啊！ 虽然匝数越多电流越大，但是我认为之前的电流就是他最大的界限了，不知道对不对啊？
2 自感系数是根据面积+匝数+长度+里面是否有铁决定的。。是不是长度的作用就是匝数呢？根据之前的学习，感应电动势应该只和磁通量有关系，那为什么还有长度呢？这个长度的定义是不是就是匝数啊？长度越长匝数越多所以自感系数越高。
3 之所以有第一个问题，是有2个题让我有了这样的想法，1是讲的有2个电路，每一个都是一个电阻一个螺线圈还有一个灯泡。 螺线管的电阻和那个电路里的电阻是一样大的
A是灯泡和电阻串联，然后和他俩螺线圈并联。
B是灯泡和螺线圈串联，然后他俩和电阻并联（当然都是有电源的：））
然后短开以后灯泡和螺线圈还有电阻他们3个可以形成一个闭合回路 大概的图就是像一个3个抽屉，第一个抽屉里是灯泡和螺线圈 第2个是电阻 第3个是电源和开关
这道题老师是说A开关断开以后先亮一下慢慢的变暗。B是慢慢的变暗。
理由是灯泡也有电阻 所以A灯泡电阻和起来比螺线圈电阻要大，所以短开以后螺线圈的感应电流是和之前通过螺线圈的电流一样大（我理解老师的意思是感应电流的大小刚开始是和之前电流一样，慢慢变小的）
而B的灯泡之前电流和断开以后的电流大小没有改变，所以是慢慢变暗。
我理解的就是说感应电流都是和原电流基本一样大（不是一样大，就是慢慢一点一点的减少） 但是之后老师讲的日光灯原理是通过自感产生了多大的电流呢？老师的意思是好像比之前的还要大 然后加上电源，直接激活了日光灯。但是我觉得如果上面那道题和这个老师讲的是矛盾的啊，如果自感电流的大小可以受螺线圈变大那么多，1是不符合能量守恒 2是上面的题也说不过去啊。
4 还有一个问题，是不是电流消失A（我不太懂表达就先这么说吧）的瞬间，然后就有了感应电流B，之后电流A就消失了，但是感应电流好像不是立刻就消失的，是不是感应电流B又引起了感应电流C，C小时了又有D。。但是越来越小，就这样慢慢消失的呢？
第一个问题我基本明白了，+电荷和-电荷同向运动他们的受力方向相反对吧？后面的问题我还是不太懂，3里的那道题为什么自感电流是从和之前一样开始慢慢变小，而日光灯却能一下变那么大呢？还有匝数越多长度越长，为什么就能产生更大的能量？匝数和长度无限增加感应电流也能吗

Answer 1

1.如果磁场是稳恒的话,我认为应该是上面的电势更高.
在微观上,固体电导体内有较多的自由电子,而带正电荷的原子核在固定区域作振动而不会大位移的移动所以,电流的表现是电子的定向运动,而电流的定义是正电荷定向运动,那么负电荷运动方向产生的电流方向相反.也就是说,在导体中电子是向左运动的,而受到向下的洛伦兹力.这样,一部分的电子就会运动到下表面,从而上表面就会出现正电荷.
而电势是用电场来定义的,即电场在空间位移上的积分,这里的电场和位移都是有方向的矢量,这样,正电荷的电势为正,负电荷的电势为负.故上面的电势更高.
电流的产生是因为空间有电场,电场是一种力场,表现为对在其中的电荷有力的作用,电场一光速传播,在我们平常所见的电流其中的电子的速率也只有几米每秒.你所说的电流是等效的.
你的老师也许错了.
2.1感应电流与原来的电流并没有直接的关系,感应电流可以比原来的电流大,感应电流的产生是因为在线圈中在原来电流作用下产生的磁场储存的磁场能的释放.这个释放有快有慢,快慢在导体中则反映到感应电流的大小.感应电动势正比于穿过线圈的磁通量对时间的变化率.顺序叠加分匝是为了在较小的空间里获得较大的磁通量.
2.2不是.你知道,当空间有变化的电场时其周围会产生磁场,这个磁场会抑制电场的变化,它与匝数有着相类似的作用,在某个方面比如作为电流的你,要走一段路,路上有困难,那么匝数与长度就分别相当于困难的程度和有困难的路的长度.
在你现在所学范围内,很多是你不懂的,在高中的你只要了解,没必要深入地像进行学术似的探讨\研究,如果以后有机会,你自然可以更深入更本质地知道,甚至是创新.
2.3我认为,你老师答案说对了,这个问题要用到基尔霍夫定律来定量说明，你现在知道答案就可以了。
2.4不是，两者是有相交叉的过程，也不是你所说的一个引起一个，而是一个电流以指数函数衰减，无限趋近于零，当约等于零时就认为是零了。

Answer 2

回答你的第一个问题：
你已经分析出了安培力的方向．很好．那么你想下，这个安培力是不是着个导体受的呢？肯定是导体受的．在导体中的原子都受到这个力的作用，也就包括电子在内．针对你说负电荷受力方向和正电荷方向相反，这是正确的．但这是说当它们在速度、磁场方向相同的时候．但是我们这里的安培力的方向都确定了．你不能一个正电子、一个负电子，当正电子受力向左，那么负电子受力一定向右啊．我们要在一个前提的条件下啊．
我们安培力的方向向上，所以电子也向上了，这样上面聚集电子，电势也就是下面大了．
回答你后面的一些问题：
1.感应电流与电流的减少没有任何的 关系，它只与磁场的变化有关．而磁场的变化正是一种能量的变化．
2.匝数的意义不是别的意思．因为电能产生磁，而磁是可以叠加的．匝数的多少就确定了磁的叠加的多少．这样也就和磁的变化有关系了．和磁的变化有关系，当然就和自感系数有关．
3.你可以查考其他的书，主要是日光灯的原理．那个镇流器的自感系数非常大．它能在瞬间消耗电源很大的能量，以提供足够大的电流（与开始电流方向相反），使得日光灯亮．说的比较简单，请谅解．
4.电流的变化是可以用数学函数来表示的．是一个指数函数．它是能确定的算出感应的时间，很小的．你是高中学生的话，可以向老师再问下，老师是不会拒绝这样好学的学生．如果是大学的话，自己是可以查阅大学物理书，有详细的解释．
我是物理学的学生，这样的问题也遇上过，只要坚持认真对待物理，以后学习很轻松的．
有事可以联系我！！！！
补充:受安培力,导体不一定会运动,而它内部的电子则因为这样的力而产生向上的运动的.导体的质量比电子大的多的多.

Answer 3

磁感应强度与安培力

Answer 4

第一题
1：首先老师说的非常正确。你说的的等效其实也没错。问题是我们对于电势的定义。“带正电的粒子总是有向电势较低的方向运动的趋势。”不难看出，电势是以正电为参照设定的。但是电势能不像重力势能。重力势能的减小（或者说增加）方向都是一样的。这个东西松手会向下掉，那个也一样。
但是带电粒子不同。电势高并不一定代表能量高。正电粒子会向电势低的地方运动，因为对于它来说电势能较低。而负电粒子会向电势高的地方运动，也是因为对于它来说电势能较低。所以说因为有两种带电粒子，而我们仅仅为之设定了一套电势的定义标准，所以就出现了不等效的现象。其实如果按照能连来看，还是等效的。
2书上说的是负电子和正电子运动方向相同的时候，受力方向相反。而根据你说的，电导体上向右的电流。也就是说如果有正电子，那么它是向右移动的，如果是负电子，则应该是向左移动的。现在运动方向相反了，那么受力自然方向相同了。都是向上的。如果只有一个粒子，根据这道题，正粒子会做逆时针的匀速圆周运动，负粒子会做顺时针的匀速运周国运动。但是当他们在轨迹顶端和底端的时候受力都是相同的。就像你的题目中金属导体中的电子。
事实是同样的磁场中异向运动的异种电荷受力是相同的。或者你这么想：同样磁场中异向运动的同种电荷是否应该受不同方向的力？同样磁场中，同向运动的异种电荷是否应该受不同方向的力？如果你的回答都是肯定的，那么两个相叠加，就负负得正了。
（不要管你的老师和同学说什么。也许他们中有人是真明白，但我相信更多的人仅仅是背书而已。他们想的远没有你多。这样的人也是我当年最讨厌的。）

后面的问题我有些生疏了。需要回忆一下。也许晚上给你答复吧。本回答被提问者采纳