作用力遵从叠加原理,场强遵从叠加原理,电势也遵从叠加原理,那场的能量却不遵从叠加原理

中学电场和磁场教学中若干问题的讨论
静电现象是整个电磁现象的基础,虽说它是电磁现象中最简单的部分,但也是最抽象和概念性最强的部分。静电场是继引力场之后教学中所面临的又一次讨论场的问题。众所周知,场也是物质,它是物质存在的一种形式,但是如果我们只局限在静电范围内,对它的客观真实性及其物质性,确实找不到一个实验能够作为一锤定音的判据。静电场是整个电磁理论的排头兵。库仑定律是一个地地道道的实验定律。它是描述两个静止电荷之间相互作用的规律,它是建立静电场概念的基础,也是电磁学中一个最古老的实验定律。即便如此,它的涵义也是相当丰富的,只有彻底弄清了它的涵义之后才能掌握它。诸如,什么是静止电荷?电荷相对于谁静止?两个电荷必须都静止吗?只让一个电荷静止行吗?哪个电荷必须静止?哪个电荷可静可动?库仑定律是对点电荷而言的,如果是体电荷该怎么办?叠加原理的根据是什么?平方反比律是实验结果,实验总有一定的精度限制,那么实验的精度有多高?如果定律分母r的指数与2有偏离的话,那将对物理学产生什么影响?任何规律都是相对真理各有一定适用范围、库仑定律的适用范围如何?怎样理解库仑定律的确切涵义?诸如此类的问题在教学实践中应该逐步弄明白。有些内容是属于书本之外文字背后的东西。前面提到,“场”与“路”比较起来,应该把场摆在起主导作用的首位,我们说场也是物质存在的另一种形式,这种说法的科学根据是什么?场是电磁作用的中介传递者,那它传递的具体物质是什么?现代科学对这个问题是怎样解释的?叠加原理是一个理论上很重要、实践中很得力的原理,作用力遵从叠加原理,场强遵从叠加原理,电势也遵从叠加原理,那场的能量却不遵从叠加原理!那是为什么?我们知道,电磁场中电场线和磁感线等都是人为虚构的,实际上并不真实存在的,它是为描述电磁场性质而引入的一种工具,我们能不能扩大这个工具的用途?用它来分析讨论一些电磁现象和问题?辐射状的场线可以表述有源的保守场,闭合场线可以表述涡旋场,反过来,表示涡旋场一定必须用闭合力线吗?辐射状场线一定不能表示涡旋场吗?电势与电势差是表述保守场的特有物理量,它们两个究竟哪个应该摆在第一位?哪个摆在第二位?电势零点的选取为什么具有任意性?任意性中有没有一些原则?为什么通常都取地球电势为零?只要导体一接地导体的电量就一定为零吗?场强E的方向是沿电势减少的方向,这种说法确切吗?构成电容器的两个导体应该是不受外界干扰的静电独立体系,如果受到外界干扰对电容器有什么影响?电容器两极板一定带等量异号电荷,假设两板带电不是等量异号,怎样定义它的电容呢?电容器的电容最终由什么因素决定?磁场的方向性是怎样确定的?为什么比确定电场方向要复杂呢?就电场与磁场的方向比较,场强E与B二者的矢量性质有什么区别?洛伦兹力公式电荷运动速度是相对于什么参考系来说的?常说安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是安培力的本质,但安培力可以做功,而洛伦兹力永远不做功。这个做功与不做功的矛盾怎样解决呢?动生电动势的机制是洛伦兹力的作用,感生电动势的机制是感生的涡旋电场作用结果,二者截然不同,但从相对论角度分析,二者的界限还这样森严壁垒吗?引力场可以局部消除(失重状态),静电场可以很容易屏蔽,磁场能够屏蔽吗?





  以上这些问题以及其他一些相关问题,都在本书中进行详细的分析和讨论,希望对中学物理教学有所裨益,当然,涉及到电场与磁场教学问题还有很多很多,以上只猎取其中一小部分进行研究讨论,由于水平所限,分析讨论中不可避免的会有不妥之处,敬请同行朋友不吝指正,不胜感激!

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