渦旋電場

隨時間變化著的磁場能在其周圍空間激發一種電場，它能對處於其中的帶電粒子施以力的作用，這就是渦旋電場，又叫感生電場。渦旋電場是非保守場，它的電場線是閉合曲線，這一點不同於靜電場，渦旋電場力是導致感應電動勢的非靜電力。

圓形範圍內均勻變化的磁場所產生的渦旋電場的電場強度與圓心距離的函式示意圖。

基本介紹

• 中文名：渦旋電場
• 外文名：vortex electric field
• 又稱：感生電場
• 外文名：induced eletric field
• 實質：是個等效電場，並非真實存在。
• 相關名詞：靜電場、渦旋電流

理論介紹

根據法拉第電磁感應定律和麥克斯韋電磁場理論， 當某一固定迴路L所圍的面積為S 的區域由於磁感應強度B 發生變化引起其磁通量 變化時， 將產生感生電動勢 並在磁場區域及其周圍空間激發出渦旋電場 ,感生電動勢 與渦旋電場 之間的關係為 ，很顯然，渦旋 電場 是非保守場即非勢場， 也就是

渦旋電場力的本質就是洛侖茲力的一個分力， 渦旋電場線是這個分力線。渦旋電場是個等效電場， 並非真實存在。電磁感應的機制就是洛侖茲力做功，實現電場能與其它形式能量的相互轉化。感生電場對自由電荷的作用只是一種等效的猜想， 所以渦旋電場是一個虛擬的電場。變化的磁場周圍不存在這個渦旋電場，是附加給變化的磁場的。閉合導體迴路中自由電子受渦旋電場力作用，定向移動形成電流；不閉合導體中的自由電子受渦旋電場力作用，嚮導體兩端積聚，使該段導體成為開路的電源。

渦旋電流

有關文獻在對渦旋電流的表述中， 往往都是以變化磁場或交變磁場為前提的。一般地，處在變化磁場中的金屬塊，垂直磁場方向的任意一個截面都可以看成是由若干個大小不等的閉合金屬環構成， 這些閉合金屬環就是一個一個的閉合迴路。當穿過這些閉合迴路中的磁通量隨變化磁場發生變化時，每個迴路中都會產生渦旋狀的感應電流，如圖1所示。這種渦旋狀的感應電流叫做渦旋電流。

渦旋電流

渦旋電流的本質

事實上， 渦旋電流在本質上是由於渦旋電場在閉合迴路中產生的感應電流， 至於所謂的“ 渦旋狀”只是在金屬塊構成的特定電流迴路中的具體體現。渦旋電流的電流迴路有一個重要的特徵， 也就是渦旋電流迴路中的任一部分都相當於一個電磁感應電源，如圖2所示。這是由感生電動勢激發出來的渦旋電場所決定的。

渦旋電場中感應電源與渦旋電流分布

由渦旋電場產生的的感應電流就叫做禍旋電流。比如， 感應電能表鋁盤中的感應電流和電磁爐中的感應電流都是渦旋電流。在渦旋電流產生的過程中，激發渦旋電廠的變化磁場，包括自身強弱或方向發生變化的電流產生的變化磁場和磁體與電流迴路之間發生的非切割磁感線運動引起的變化磁場。

與靜電場區別

產生機理：渦旋電場是由變化的磁場產生的， 它不同於電荷產生的靜電場。

電場線特點：靜電場的電場線其電場線起於正電荷終止於負電荷是不閉合的；而渦旋電場的電場線沒有起點、終點，是閉合的。

電場力做功：靜電場中電場力做功和路徑無關，只和移動電荷初末位置的電勢差有關；渦旋電場中移動電荷時，電場力做功和路徑有關，因此不能引用“電勢”、“電勢能”等概念。

由以上分析可知，對於遇到的關於變化的電磁場的問題，要首先考慮到渦旋電場與靜電場的聯繫和區別，要用聯繫的觀點認識規律，從而作出正確的判斷。

補充：變化的電場產生磁場， 變化的磁場產生電場； 均勻變化的電場產生恆定磁場， 均勻變化的磁場產生恆定電場； 周期性變化的電場產生周期性變化的磁場， 周期性變化的磁場產生周期性變化的電場。