摘要：单极感应现象是轴对称磁体绕其对称轴转动时产生的一种特殊的电磁感应现象，十九世纪和二十世纪的科学家尝试用磁力线来形象的解释这一现象，主要有两种观点：m理论认为磁场随磁体一起旋转，n理论认为磁场不随磁体一起旋转。本文主要回溯历史上有关单极感应现象的研究，以及通过狭义相对论和现代电磁理论试解释单极感应现象。
　　关键词：单极感应 麦克斯韦场方程 狭义相对论 电磁感应定律
　　一、单极感应现象的发现及其简介
　　单极感应现象是轴对称磁体绕其对称轴转动时产生的一种特殊的电磁感应现象，十九世纪和二十世纪的科学家尝试用磁力线来形象的解释这一现象，主要有两种观点：m理论认为磁场随磁体一起旋转，n理论认为磁场不随磁体一起旋转。本文主要回溯历史上有关单极感应现象的研究，以及通过狭义相对论和现代电磁理论试解释单极感应现象。
　　单极感应现象是指轴对称磁体绕其对称轴转动时外部回路产生电流的现象。当磁体转动时回路中有电流通过。法拉第（faraday）最先发现该现象。当装置触头分别位于旋转磁体的一端轴处和中间位置时，回路中的电流最大如果磁体相对于观察者静止，回路中的abc部分以同样大小的角速度ω向相反方向转动，回路中将会出现同样的电流；以稳定电流的电磁铁代替永久磁体，并以导体片覆盖电磁铁的表面，当电磁铁以ω 绕其对称轴旋转时，回路中也能出现电流。对于如何解释这种现象，法拉利认为磁感线不随磁铁转动，是磁铁在磁场中感应出电流，但这与安培分子电流假说矛盾，安培理论认为物质的磁性起源于分子环流，因此，如果存在磁力线，它们就应该随着分子环流的运动而运动。这样，当磁铁转动时，磁力线就会随着磁铁一起转动。因此，韦伯认为磁力线随磁体转动，但究竟应该怎么解释呢。轴对称磁体绕其对称轴转动时，在惯性参考系中，空间各点的磁场大小是不随时间发生变化的，磁场仍然是静场，那么为何能在静止的回路中产生电流呢，为了解决这个问题有了以后的单极感应开路实验。
　　二、pegram 的实验
　　pegram 深信m 理论假说已经被推翻了，于是1917 年进行了再一次的实验pegram 的实验装置。螺线管a 的内径为29cm、长60cm，按每厘米 55 匝绕制而成；与螺线管同轴的圆柱形电容器b 由铜皮制成，外筒直径为25cm，长为60cm，两端封闭，上端留一个孔，以使连接静电计的屏蔽线穿过。内筒c 的直径为10cm，长33cm，由硬橡胶棒支住；铜条de 沿径向架设于内外筒之间，这样可以通过推下导体棒ef 从而使内圆筒能够与外圆筒任意连接，或是通过推下检流计的连接dg 从而内圆筒可以与静电计连接。静电计由一个小的四分仪和一个很轻的镀银的云母针制成的，灵敏度为0.87×10-4 伏/分格。pegram 使同轴电容器（与螺线管固在一起）与铜条同时以每分钟900 转的速度绕其对称轴旋转。接着给螺线管接入励磁电流，并推动棒ef，铜条de 两端与内外电容器筒相接；然后拉动棒ef，使内筒由屏蔽线与静电计相接，关闭励磁电流，测量内筒上是否带有电荷。结果实验中静电计发生了偏转，于是 pegram 从静电计的偏转确认电容器被充电了。由于实验过程中，外电路和磁体一起转动，而在回路中却有电流通过。因此，如果用m 理论假说是无法解释的，因而pegram 认为他的实验证实了barnett 和kennard的实验结果，即证明了n 理论成立；而且表明在单极感应中“感生电动势的位置”是在运动的导体中，且它完全不依赖于磁场的转动。
　　三、用相对论解释单机感应现象
　　单极感应的争论在历史上是围绕“磁力线是否随磁铁转动”这一问题展开的. 然而， 今天的多数物理学家已认识到‘磁力线运动’的提法没有意义， 并认为经典电动力学的所有问题都可由麦克斯韦理论解决而无须借助力线概念. 我们认为， 虽然力线概念在处理某些问题时有其好处， 但决非必不可少； 对于某些问题（如单极感应）， 力线的引用特别是“运动力线” 的提法更是有害无益。
　　由相对论结论与传统观点比较来看，相对论抛弃了原有的争论，而是从拎一个角度看待问题，与实验室静止的观察者会观察到电极化强度不为0，而随动观察者会观察到电极化强度为0，这是由于相对论的修正，如果纠结于m与n理论之间，则沦于表象。
　　参考文献：
　　[1] 梁灿彬，池无量，梁竹健：对单极感应理论的一点澄清，北京师范大学；
　　[2]周建忠，刘炜：论

单极感应”电磁现象所蕴含的物理规律，西北大学学报，2009年5月，第7卷第3期；
　　作者简介：
　　刘佳奇（1994年9月生），河北秦皇岛市，安徽理工大学，在校学生。