Question

任何电源两端都带有正负等量电荷吗？此电荷差异即带来电势差？电感两端有吗？如无，感应电动势如何引起？

如无，无论是自感电动势还是感应电动势是如何引起电感两端电压的？感应电动势与电感两端电压等大反向几乎成了公理，却无人问下为什么电感两端无电荷差异，电压却会存在？感应电动势是如何引起电感两端电压的？

Answer 1

电源两端的电荷分布情况取决于具体的电源类型。在直流电源（如电池或直流发电机）中，正负极确实带有等量的正负电荷，这些电荷的分离产生了电势差。电势差是单位电荷从电源的一端移动到另一端所做的功，它与电荷的分布有关，但并不是说电源两端直接“带有”电荷。
电感器是一种被动元件，它不包含内部电源，因此其两端在静态条件下没有固有的电荷差异。电感器的特点是它对电流的变化产生阻抗，这种阻抗来源于电感器内部磁场能量的变化。
当电流通过电感器时，电感器内部的磁场能量会随之变化。根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场会在电感器的两端产生感应电动势（感应电压）。感应电动势的方向总是与产生它的电流变化相反，这是楞次定律的体现。感应电动势的大小与电流变化的速率成正比，比例系数就是电感器的电感值。
以下是感应电动势产生电感两端电压的步骤：
1. 电流变化：当电感器中的电流发生变化时，无论是增加还是减少，都会在电感器中产生变化的磁场。
2. 感应电动势产生：根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场会在电感器两端产生感应电动势。
3. 感应电动势与电感两端电压的关系：感应电动势的大小与电流变化的速率成正比。在没有其他电压源的情况下，感应电动势几乎等于电感两端的电压。但要注意，这并不意味着电感器两端有电荷差异，而是由于磁场能量的变化产生的电动势。
4. 感应电动势“对抗”电流变化：感应电动势产生的电压会“对抗”电流的变化，试图维持电流的稳定。这就是为什么电感器在电流增加时产生与电流方向相反的电动势，而在电流减少时产生与电流方向相同的电动势。
5. 能量守恒：在整个过程中，能量是守恒的。电感器中的磁场能量与电感器中的电流平方成正比，当电流变化时，磁场能量会相应变化，并通过感应电动势的形式表现出来。
总结来说，电感器两端的电压并不是由电荷差异引起的，而是由电流变化引起的磁场能量变化产生的感应电动势所引起的。感应电动势与电感两端电压的关系是电磁感应现象的直接结果，是电磁学的基本定律所描述的。