涡旋电场和静电场之比较_百度文库
在物理学中,电场有两种:静止电荷产生的静电场和随时间变化的磁场产生的涡旋电场(也叫感生电场).那么,这两种电场又有什么异同点呢?下面,就让我们来共同比较一下它们的 ...
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涡旋电场和静电场之比较
涡旋电场和静电场之比较江苏省张家港市后塍高级中学 薛超 人教版高二物理(必修加选修)第十九章第三节介绍了麦克斯韦的电磁场理论:变化 的电场产生磁场,变化的磁场产生电场.并且在书的右侧附了一幅关于"变化的磁场产生电 场(磁场增强时)"的情形图,如下图所示. 图 1 很多学生学到这里时就会产生疑问:电场里的电场线不是从正电荷发出,到负电荷终 止的吗?怎么到了这里又变成闭合的了呢? 其实,这是由于学生对电场的了解不足所造成的. 在物理学中,电场有两种:静止电荷产生的静电场和随时间变化的磁场产生的涡旋电 场(也叫感生电场).那么,这两种电场又有什么异同点呢?下面,就让我们来共同比较一 下它们的相同点和不同点. 一,相同点 (1)都对放入其中的电荷有作用力. (2)电场强度的定义式 二,不同点 (1)产生原因不同: 静电场——由静电荷产生 涡旋电场——由变化磁场产生 (2)电场线的分布不同: 是电场强度的普遍定义,它对这两种电场都适用. 静止电荷产生的静电场,其电场线起于正电荷终止于负电荷,不可能闭合. 变化磁场产生的涡旋电场,其电场线没有起点,终点,是闭合的. O1 第 25 题图② x y http://www.ehappystudy.com 快乐学习,尽在苏州中学网校 (3)电场力做功情况不同: 静电场中电场力做功和路径无关,只和移动电荷初末位置的电势差有关. 涡旋电场中移动电荷时,电场力做功和路径有关,因此不能引用"电势","电势能" 等概念. 下面我们来看一个具体的例子: 如右图 2 所示,在内壁光滑,水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于环口径的带正 电的小球(重力不计),正以速率 v0 沿逆时针方向匀速转动.若在此空间突然加上方向竖直 向上,磁感应强度 B 随时间成正比例增加的变化磁场,设运动过程中小球带的电量不变, 那么( ) A.小球对玻璃环的压力不断增大 B.小球受到的洛伦兹力不断增大 C.小球先沿逆时针方向做减速运动,过一段时间后,沿顺时针方向做加速运动 D.洛伦兹力对小球一直不做功 解析: 解析: 因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场,所以会在其周围产生稳定的涡旋电场,对带 正电的小球做功.由楞次定律,可判断电场方向为顺时针方向,故在电场力作用下,小球先 沿逆时针方向做减速运动,过一段时间后,沿顺时针方向做加速运动. 小球在水平面内沿轨道半径方向受两个力作用: 环的弹力 N 和磁场的洛伦兹力 f, 而且 两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力, 考虑到小球速度大小的变化和方向的变 化以及磁场强弱的变化,弹力 N 和洛伦兹力 f 不一定始终在增大. 因洛伦兹力始终与圆周运动的线速度方向垂直,所以洛伦兹力对小球不做功. 正确选项: 正确选项:C,D 由以上分析可知,对于遇到的关于变化的电磁场的问题,要首先考虑到涡旋电场与静 电场的联系和区别,要用联系的观点认识规律,从而作出正确的判断. 应该注意,对基本物理概念,物理规律的深刻理解不可能一次完成,它需要一个反复 加深认识的过程.遇到的新现象,新问题,新领域,我们都需要重新认识,体会有关概念, 规律的准确含义.这样我们就不断在越来越广泛的知识和背景上来把握概念,规律,从而对 它们的理解就更全面,深入和准确.
