對教參中一道習(xí)題答案的質(zhì)疑

　　普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書（人教版）《物理》選修3-2，第14頁第6題。
　　如圖1所示，A和B都是很輕的鋁環(huán)，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的。用磁鐵的任意一極去接近A環(huán)，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？把磁鐵從A環(huán)移開，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？磁極移近或遠(yuǎn)離B環(huán)時，又會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？解釋所發(fā)生的現(xiàn)象。
　　《教參》中提供的答案是這樣的：用磁鐵的任意一極（如N極）去接近A環(huán)時，穿過A環(huán)中的磁通量增加。根據(jù)楞次定律，A環(huán)中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，阻礙磁鐵與A環(huán)接近，A環(huán)將遠(yuǎn)離磁鐵；同理，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離A環(huán)時，A環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?qū)⒆璧KA環(huán)遠(yuǎn)離磁鐵，A環(huán)將靠近磁鐵。
　　由于B環(huán)是斷開的，無論磁極移近或遠(yuǎn)離B環(huán)，都不會在B環(huán)中形成感應(yīng)電流，所以B環(huán)將不移動。
　　誠然，筆者在給學(xué)生做該演示實驗并進(jìn)行分析時，所得結(jié)論并非如此。
　　為此，筆者在實驗室中找到磁性相對于條形磁鐵較強的環(huán)形磁鐵再一次進(jìn)行實驗，楞次定律演示器采用的是J2424型。實驗時觀察到，當(dāng)磁鐵靠近A環(huán)時，A環(huán)迅速離開，現(xiàn)象非常明顯。但是當(dāng)磁鐵迅速靠近B環(huán)時，B環(huán)并沒有象我們預(yù)期的那樣靜止，而是有一定的移動，盡管其幅度沒有靠近A環(huán)時的幅度大。筆者最初以為是自己的手臂帶來的風(fēng)吹動了B環(huán)，所以又特意用手將B環(huán)推還回去。但又經(jīng)過多次實驗后，證實并非是空氣的流動使B環(huán)發(fā)生了移動。實驗事實表明：當(dāng)磁鐵靠近B環(huán)時，雖然B環(huán)是不閉合的，但是B環(huán)仍然要發(fā)生移動。
　　發(fā)生以上現(xiàn)象的原因是什么？
　　為此筆者和同事們展開了激烈的討論：一種觀點認(rèn)為，當(dāng)磁鐵靠近B環(huán)時，A環(huán)中的磁通量仍然要發(fā)生變化，盡管其變化量小于B環(huán)中的磁通量的變化量，但A環(huán)中還是要產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而阻礙磁通量的增加。然而這種觀點很快就被否定了，原因在于，這種分析所得到的B環(huán)移動方向與我們所觀察到的B環(huán)移動方向相反。這就說明B環(huán)的移動與A環(huán)無關(guān)。
　　經(jīng)過進(jìn)一步地討論分析，筆者很快和同事們達(dá)成了共識：當(dāng)磁鐵靠近B環(huán)時，雖然B環(huán)是不閉合的，但是穿過B環(huán)的磁通量仍然是變化的。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，B環(huán)中仍然要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生的渦漩電場會使B環(huán)中的自由電荷重新分布。在電荷重新分布的過程中，會產(chǎn)生短暫的瞬時電流，此時磁鐵與瞬時電流之間會產(chǎn)生相互作用，從而使B環(huán)發(fā)生移動。
　　由上述分析可知，該習(xí)題設(shè)置的意圖在于正確應(yīng)用楞次定律：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而題目中B環(huán)是不閉合的，不符合產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，所以B環(huán)應(yīng)該不動。這些都只適用于理想情況下的純物理模型，對于實際問題需經(jīng)實驗驗證。因為物理是一門實驗科學(xué)，尊重物理事實是物理學(xué)的靈魂。本文不妥之處敬請各位同行批評指正。
　　(欄目編輯羅琬華)