一个容易使学生误解的结论

在中师物理学(94年第一版)教材第二册第11页中,对电荷在电场中运动时电场力做功与电势能的变化进行分析后做出了这样一个结论:“正电荷顺着电场方向移动时,是电场力做功,它的电势能减少;逆着电场线方向移动时,是外力克服电场力做功,它的电势能增加。负电荷的情况,同学们可以自己去讨论。” 教材中如此表述是不严密的,很容易使学生对电场力做功的情况产生以下一些误解: 其一,无论电场力做正功还是负功,只要电场力做功,电荷的电势能就减少; 其二,只有当正电荷在电场中顺着场强方向运动时,电场力才对电荷做功,而逆着场强方     

静电场能和电荷间的相互作用能

本文对一电荷在另一电荷形成电场中的电势能就是二电荷电场能中的相互作用能,给出了严格的数学证明.并对静电场中能量的有关问题,进行了计算和讨论.     

静电场的能量

在《电磁学》中关于静电学的能量有静电位能（简称电势能）、电荷间的相互作用能（简称互能）、带电体的自能和电场的能量等概念，这几个概念之间的区别与联系，是初学者不易理解和掌握的，下面就这几个概念的区别与联系加以总结，供自学者参考。1电势能与互能电势能是指一点电荷q在外电场中任意一点P的能量Wp，它等于点电荷的电量q与外电场在p点的电势Up的乘积：互能是指两个和两个以上的点电荷系中各点电荷间的相互作用能，由于电荷之间的相互作用的静电力为保守力，因而电荷间存在与相对位置有关的势能。1．1两个点电荷之间的相互作用…     

关于刚体重心的讨论

设想一个简单刚体,它是由长度为l的刚性轻杆连接两个质量均为m的质点A和质点B组成.当l不太长,整个刚体处于均匀重力场中,其重心位于轻杆的中点,与质心相重合.如l很长很长,以致于质点A与质点B所在处的重力加速度或是大小不相等,或是方向不相互平行时,其重心将不再与质心重合.刚体在空间取向不同,重心位置可能不同.由此说明重心的概念不宜推广到太大的物体.另一方面又通过演算说明有理由认为实际的物体都是处于均匀重力场中,也没有必要把重心的概念推广到太大的物体.     

再论运动电荷周围的位移电流

<正> 我们知道,电荷运动时,要引起周围空间各点的电场发生变化,而变化的电场就是位移电流,因此,运动电荷周围是有位移电流存在的。那么,在运动电荷周围的位移电流场中,任一点位移电流密度矢量j_c的大小是多少?方向又是什么方向?位移电流又是如何分布的?本文想针对上述三个问题谈一谈自己的一些看法。     

谈谈“能”的教材处理

谈谈“能”的教材处理郭建渝（贵州黔南教育学院都匀５５８０００）“能”的教学是中学物理教学中的一项重要内容，中学物理教材中主要介绍了动能和势能，包括重力势能、弹性势能和电势能等。对动能教材中这样说明：“物体由于运动而具有的能叫动能”，这实际上给出了动能...     

“电荷在等势面上电势能”的应用例证

在处理一些较复杂的电势能有关的问题时，往往容易忽视电荷在等势面上各点电势能相等的事实，给解决问题带来不便，为此，本文列举了尽可能多的电势能与相对位置无关的特例，并通过实际计算电偶极子与无限大平面导体板之间的镜像力，说明应用这些特例的必要性，且指出了设虚位移时必须在有能量变换的情况下进行。     

哈密顿正则方程与稳恒电流电路

用完整系哈密顿正则方程研究了稳恒电路中的能量转换问题,认为在多种保守力作用的体系中研究质点的能态问题,必须将研究对象分别与其有一种保守力作用的物体划分在一个系统内,以构成不同的系统;计算研究对象在一个系统中的能量,必须将其他系统对研究对象作用的保守力视为广义力,考察广义力对研究对象做功的结果,分析研究对象在该系统中的能态变化,即哈密顿正则方程仅适用于一种保守力场中研究对象能态的研究。分析了外电场对晶格势场的作用,认为电流的磁场力和霍尔电场力是稳恒电路中的广义力,霍尔电势是载流子在晶格势场中电势能的增量,因此,在通电时,载流子在晶格势场中的电势能增加,能态升高。同时分析了载流子对比热贡献的物理机制和超导二级相变的发生机理,认为载流子将吸收的热量转变成其在晶格势场中的本征能量而能态升高;在二级相变点附近,比热跃变说明价电子在晶格势场中的电势能发生了跃变,价电子在晶格势场中的受力发生了跃变。同时给出了本征能态的物理意义说明,本征能态是指价电子在晶格势场中的电势能与动能相对应的能态,不同的价电子在实空间中的不同位置只要处于同样的能态,则其在晶格势场中的电势能和动能有相同的数值。     

关于刚体重心的讨论

设想一个简单刚体，它是由长度为l的刚性轻杆连接两个质量匀为m的质点A和质点B组成。当l不太长，整个刚体处于均匀重力场中，其重心位于轻杆的中点，与质心相重合。如l很长很长，以致于质点A与质点B所在处的重力加速度或是大小不相等，或是方向不相互平行时，其重心将不再与质心重合。刚体在空间取向不同，重心位置可能不同。由此说明重心的概念不宜推广到太大的物体。另一方面又通过演算说明有理由认为实际的物体都是处于均匀重力场中，也没有必要把重心的概念推广到太大的物体。     

脉冲电场致细胞膜电穿孔的机理分析

从膜分子的角度,采用昂沙格有效电场分析外加脉冲电场作用对膜分子电势能和运动状态的影响,对脉冲电场致细胞膜电穿孔的机理做出解释.     

关于均匀电场中电势零点的选择

在静电场中,只有选择了零点,场中各点的电势才能被唯一地确定.零点选择的一般原则是:其位置的选取必须保证场中的备点的电势有意义并单值,而在同一问题中,零点(参考点)一般只能选取一个。对于分布在有限范围内电荷产生的电场,零点一般选在无限远处;对分布至无穷远的匀强电场,零点一般选在场中某点 o 处,也可以选大地为零点。当有     

对恒定电场场源的探讨

本文对恒定电场的场源问题进行了探讨,认为分布在载流导线表面上的恒定电荷是产生导体内部和外部介质空间中的恒定电场的唯一场源。文中对电荷只能分布在载流导线表面上以及电荷沿导线轴向成线性分布的问题作了定量分析。     

交流输电线路杆塔侧的电势能采集可行性研究

基于电容式电势能采集器采集交流输电杆塔周围空间的电势能,为安装于杆塔上的输电线路在线监测装置供电.文中首先分析了电容式电势能采集的电路模型和负载阻值对采集器输出功率的影响,得到了获取最大能量的条件.然后针对交流双回500 k V干字型输电杆塔的塔头电场分布情况进行了数值仿真,得到电势能采集器适合的安装位置.最后通过实验测量到直径40 cm、间距15 cm的电容式采集器在电场发生单元工频电压为50 k V时,24 s内采集的能量为5 m J,可以等效为208#W的输出功率,满足无线传感器的最小功率要求.实际的架空输电线路运行电压更高,如能在杆塔上有效利用高场强区域,优化电容采集器结构,则完全可能实现更高的功率输出,并最终为安装于杆塔上的在线监测装置供电.     

运动电荷周围的位移电流和磁场

相对于观察者来说,电荷运动时,周围空间各点的电场要发生变化。根据麦克斯韦电磁场理论可知,电场变化时,周围空间各点要产生磁场。因此,从产生磁场的角度上讲,变化的电场相当于一电流,这个电流叫做位移电流,由此可见,运动电荷周围是有位电流存在的。有位移电流存在的区域叫位移电流场,在位移电流场中,任一点的位移电流密度矢量的方向如何确定?大小如何确定?位移电流线是何形状?位移电流的磁场是如何分布的?本文想针对这些问题谈一谈自己的一些看法。     

大气电场仪联网数据一致性及预警方式的改进

为了实现大气电场仪的联网,分析了联网中存在的问题,主要包括单站预警方式、数据一致性以及联网算法上存在的问题.对于单站预警方式提出了改进的办法,可在单一应用预警值的基础上,增加电场跳变检测.分析了各站点数据一致性对预警网络的影响,结果显示,地面物会引起大气电场畸变,安装环境对电场仪数值影响很大.提出了解决数据一致性的途径.指出了利用电场计算电荷中心位置等雷暴参数存在的问题,给出了简化的解决方式.     

接地导体上的感应电荷

在电场的作用下,处在电场中的接地导体上,一般会产生感应电荷,感应电荷的大小与场源电荷的大小,导体的形状及导体与场源电荷的相对位置等因素有关。在电磁学和电动力学中,可根据具体问题采用不同的方法,求出导体上感应电荷的大小。本文给出一种用互易定理求接地导体上感应电荷的方法。设有一组导体,所带电荷分别为Q_1、Q_2、…Q_n,这些电荷在各导体上产生的电势分别为     

惯性/重力匹配组合导航系统可观测性研究

惯性/重力匹配组合导航系统的导航精度与重力场有很大关系.论文从局部可观测性出发,分析了重力场对该组合导航系统定位精度的影响,认为惯性/重力匹配组合导航系统的位置是局部可观测的,且定位精度受重力场的诸多综合因素的影响.     

从内力作功特征剖析势能属于系统

势能是一个重要而又难掌握的概念,学生对势能属于系统所有更是理解不透。常提出:在建立保守力相关的势能时,研究对象是质点还是质点系(若为质点,怎么说势能是系统所有?若为质点系,又为什么只计算重物所受重力的功或弹簧自由端所系物块所受弹性力的功,而没有计算它们的反作用力的功?);在质点动力学中引入势能的概念,是否违背了势能是属于系统的性质?从问题看,关键在于对内力作功的特征及力场的观点没能掌握好。本文就此作粗浅的剖析。     

对Ep=mgh的正确理解、应用及反思

普通高中课程标准实验教课书必修物理2中第七章第4节对重力势能的定义式是Ep=mgh,有同学将该式与万有引力一章中的g=(GM)/(r2)相连立,推导出:卫星在高处重力势能反而小的结论.我们来看这是怎么回事.     

高电场下聚酯薄膜中陷阱捕获电子的特性研究

本文用表面电位测试技术研究了固体介质在强电场作用下陷阱捕获电荷的动力学特性.作者在考虑了碰撞电离退陷阱化后,获得的一级捕获动力学方程,定性地解释了电荷的捕获随施加电场的时间而变化的关系和捕获电荷稳态值随电场的增强而下降的现象。利用这个动态平衡模方程,经实验分析表明:这种捕获电荷稳态值随电场的增强而下降的现象是由于自由电子与陷阱化电子碰撞电离退陷阱化的结果,而不是陷阱化电子隧道效应或Poole-Frenkel效应的结果。当电场增强使碰撞电离退陷阱化达到一定程度时,介质便发生击穿。