再论运动电荷周围的位移电流

我在《大学物理》84年第3期写的《运动电荷周围的位移电流》一文中.有两个问题需要更正,请读者鉴谅. 1.关于位移电流密度大小的计算问题 如图1所示,设一点电荷q以速度v沿x轴方向运动.若v《C(光速),则运动电荷q的周围住一点电场的电位移位移电流密度关于位移电流密度的大小jc在原文中是根据来计算的.因为以,关于位移电流密度的大小人的计算应更正如下,因为而所以 (i、j分别为x轴、y轴方向上的单位矢径)(1)式中等号右边的第一项(1)式中等号右边的第M项将(2)(3)两式代入(1)式得上式等号右边第一项,显然就是运动电荷q周围电场中任一点位移电流…     

对运动电荷在匀强电场中的一点讨论

讨论一电荷沿x轴以初速υ垂直射入一匀强电场E0中(图一中的z方向).取电场E0为s’(x’,y’,z’t’)静止坐标系,观察者站在电荷q(s系)上看,s’系相对于s系以速度(-υ)运动,这时观察者将观测到原来的电场E0不再是E0.由电磁场的变换公式,在o’与o重合,即t=0时刻,在s系测得的电磁场为:式中　但在s’系看:把(2)式中的各分量代入(1)的变换式中变得s系中电磁场的分量这样站在s系看电行q的运动方程应是:但同时电场E0以速度-υ向左匀速运动,它的运动方程为 x=-υt. 于是电荷q相对于E0的等效运动方程是 解之得电荷的轨道方程:是一抛物线,轨道向x轴上…     

也谈等速运动电荷周围的位移电流密度矢量

本文通过计算得到了以任意速度运动的电荷在周围空间产生的位移电流密度矢量的表达式，并且讨论了ｖ≤ｃ和ｖ～ｃ两种情况下位移电流密度矢量的分布．     

静电屏蔽作用是不是“只对内而不对外”?

我们先来考虑一个有趣的问题。设有一球心为O的导体球壳,空间可分为导体本身、球壳外及球壳内三个区域。现在来分析两种情况下发生的问题: (1) 若在球壳外任意B点放一点电荷q,则球壳内任意A点的电场強度是否为零? (2) 若在球壳内任意的A点放一点电荷q,则球壳外任意的B点的电场強度是否为零?答     

在匀强电场中电荷的运动

《大学物理》84年第六期发表了张福熹同志的“对运动电荷在匀强电场中的一点讨论”一文(以下简称张文,并将张文中的初速度v在本文中以v0表示).该文通过电磁场变换,并按F=ma一式进行推导得出“电荷q的运动轨道是抛物线”.这一结果显然错误的.因为电场力对电荷作功,则电荷q的能量必然增加,从而电荷q的质量增加.这样电荷q在z方向所受的力虽然是恒力,但由于质量增加不可能沿z方向是匀加速运动.另一方面电荷q在x方向虽不受力,但是由于质量增加,动量守恒,则沿x方向运动电荷q不可能是匀速运动,而是减速运动.所以运动电荷q的轨道不可能是抛物线.正…     

问题解答

为什么在有些情形下规定无穷远处的电势为零,在另一些情形下又规定地面的电势为零?这有没有矛盾?电场的作用能达到很远吗? 电磁场也是一种物质,静电场和静磁场又仅是电磁场的一种特殊形式。这里我们只用静电场的情形来说明电势和电势差。静电场的一个重要的性质是把一个电荷放到这电场中时,电荷便会受到力的作用。一个单位阳电荷在电场中某点所受到的力,便表征该点的电场强度,电场强度的大小和方向与这力的大小和方向相同。举一个最简单的例来说:设想空间中有一个点电荷,它的电量为q,那么在距这电荷r     

位移电流不产生焦耳热

在普遍情况下,安培环路定律为 ∮LH·dl＝I传+I位 其中I传＝∫∫sj传·dS为传导电流,j传＝dI/dS; I位＝dΦD/dt＝∫∫S(e)D/(e)t·dS ＝∫∫sj位·dS为位移电流 从安培环路定律可看出,传导电流和位移电流都具有磁效应,但二者却有着极大的差别.首先是来源不同,传导电流来源于电荷在导体中的定向运动,位移电流来源于变化的电场;其次是存在范围不同,传导电流仅存在于导体中,位移电流存在于任何有电场变化的区域;再次是表现性质不同,传导电流产生的热效应满足焦耳定律,位移电流产生的热效应不满足焦耳定律.下面从两个方面入手重点分析讨论位移电流产生热效应,但不产生焦耳热.     

一对静止电荷的“佯谬”

一对静止电荷之间的库仑力,是沿联线方向的.从另一“运动”参照系来看,每个电荷除受电场力作用外,还受到磁场力作用,其合力就不再沿它们联线方向了.根据经典理论,它们将会受到电磁场的力矩作用,并且会统质心“旋转”起来.然而从“静止”参照系或角动量守恒来看,“旋转”是不可能的.利用相对论电磁学和力学观点,就可以解决这个“佯谬”问题.一“运动”参照系中的电磁场 在“静止”参照系S中,有两个静止电荷 ql和 q2,如图一所示.另有一“运动”参照系S′,以v速运动.固定在两参照系的空间坐标系,分别为(x-y-z)和(。’,/,Z’).同时取“出/和“…     

关于电磁场的统一性和相对性

学过电场和磁场后,容易把二者看成本质不同的两回事。为了让学生们对电磁场的统一性和相对性有个粗浅的了解,我用两节课讲了下面一个常见问题。 一、问题的提出 如图1所示,一带正电q的粒子正以速度υ平行于强度为I的长直导线运动,该粒子距导线为r。在地面上(简称实验室系K)会观测到强度为 B=的磁场,方向沿图1中y轴正向。按洛仑兹公式,粒子所受磁场力为方向沿图1中z轴正向。因稳恒载流导线为电中性,周围不存在电场。 当在随同粒子一起运动的坐标系(简称粒子系K’)中观测时,会不会观测到力?如能观测到,那它是什么性质的力?它是否等于实验室…     

对一道电场题解答的质疑

近年来,许多教辅资料、刊物都有这样一题． 【题目】如图1所示,M,N是竖直放置的两平行金属板,分别带等量异种电荷,两极板间产生一个水平向右的匀强电场,场强为E．一个质量为m,电荷量为＋q的微粒,以初速度训。竖直向上,从两极板正中间的A点射入匀强电场中,微粒垂直打到N极板上的C点,已知AB=BC,不计空气阻力,则可知     

“电磁学”教学问题两则

1.不接地导体壳内的电荷改变位置不影响壳外电场分布的问题。 在电磁学讨论静电屏蔽时,常出现这样的问题:如图1所示,点电荷q在导体壳内移动位置时,壳外的电场分布是否改变见了这问题采用唯一性定理是易于解决的.但在普通物理范围内,如何解决呢;我们以球形导体壳为例加以说明.如图2所示,设导体壳为球形壳,在球心放置一点电荷q,此时球壳上的电势为当q从球心移到a点(离球心为r)时,设球壳上的电势为U’.由于导体是等势体以及球对称性,q在以r为半径的球面上任一处,导体壳上的电势均为U’。设 电荷Q均匀地分布在半径为r的球面上,则带电为Q 的球…     

在一般情况下导出多普勒效应的一种简单方法

本文通过考虑有确定位相差的两振动状态在发射与接收时的时间间隔的变化,给出多普勒效应的一般推导。特别对波源S与探测器D在空间任意方向运动的情况,它比其它方法 (如考虑空间波形的畸变、D接收到波数的变化等)的推导更为简捷,容易为学生掌握。 为了便于理解,先从简单的情况开始讨论。 1.设探测器D不动,波源S以υ;运动。 设在t=t1时,υs与SD连线的夹角为θ,SD间的距离为r1。此时S发出的具有某一位相1的振动将在时刻到达D,其中u为波速。若在时间间隔凸t后,S运动到B点,则此时发出的波动将在时刻到达D。 因为在t;、t;十面【时刻S发出波…     

谈磁感强度矢量定义式

任何运动电荷或电流的周围空间，除了存在电场之外，还存在磁场．为了定量地描述磁场的强弱和方向，需要引入磁感强度矢量B．定义磁感强度矢量主要有以下两种方式：     

静电场一章物理量符号的确定

我们先看一例题 ,一个电子在一匀强电场中的点 A受到 8× 10 -1 3 N的电场力作用 ,问该电场的场强是多少 ?如果电子在电场力的作用下沿电场力方向运动到 1cm远的点 B,问它的电势能有多大的变化 ?A、 B两点的电压是多少 ?题解需列出以下等式 :E=F/q=8× 10 -1 3 /1.6× 10 -1 9=     

试谈“电磁互应”

本文沿对偶性的思路引进磁电感应概念与电磁感应对偶,统称为电磁互应．从位移电流引伸出磁电感应定律,并与法拉第电磁感应定律相对偶．引进广义电荷（随时间变化着的磁场）——潜性电荷,广义电流（随时间变化着的电场）——位移电流等对偶性的提法,力求使电磁理论中的对称性部分表述得更完整些．建议把“电磁感应与麦克斯韦方程组”表述为“电磁互应与麦克斯韦方程组”．     

感生电场作用下的电流变化问题的思考与分析

“电磁感应”一章的第5节内容有这么一句话,“英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,它不是由电荷产生的,我们把它叫做感生电场.如果此刻空间存在闭合导体,导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下定向运动,形成电流.”这句话引出了自己的一个思考,感生电场是闭合的,电荷是不是就不断地加速下去了呢,一圈又一圈,直至光速?当时很随意的一个想法,后来随着思考的深入有了更进一步的认识,下面就这个问题做一些展开.     

洛仑兹力公式中的V究竟是什么

运动电荷在磁场中所受的洛仑兹力 F=qV×B其中速度V的具体含义是什么?一般书上只是说,V是电荷q在磁场中的运动速度.而在实际中,存在三种理解:①电荷相对于磁场的速度[1].②载流导体中电荷相对于导体的速度.③电荷相对于观察者的速度. 如果磁场、载流导体和观察者相对静止,这些理解是等效的.但是,在一般情形下,①②两种理解是错误的,只有第③种理解才是正确的.下面我们分别说明.一、V不是电荷相对于磁场的速度 设空间某一区域有一均匀磁场B,一段导体以速度V向右运动.显然,无论是在相对于磁场静止的参考系K中,还是在相对于导体静止伪参考…     

对“通量法则诸反例的两个特点”一文的几点看法

看了《大学物理》所载“通量法则诸反例的两个特点”[1]一文后,笔者认为其中存在几个问题,并且还涉及我的一篇文章[2],我愿在此一讲发表些意见.一、文[1]认为,在磁场B中运动的大块导体,其内部的自由电荷q在承受洛仑兹力q(υ+u)xB的同时,还受到一个来源于电子与晶格碰撞的约束力-quxB,这里。是电荷相对于导体运动的速度,υ是运动导体提供的牵连速度.我们认为,在细导线里,电子的定向运动必须平行于导线元dl,即u// dl,因而受到相应的约束力-quxB,它与霍耳力quxB相抵消.但这种约束并不来源于电子与晶格的碰撞,而来源于导线侧面积累的电荷所提…     

物理下册期末测试样卷

一、填空题 1.一个带电体带有电荷量为1.6×10-19C的负电荷,是因为它____了_____个电子. 2.在真空中点电荷Q对另一点电荷q的作用力F=KQq/r2,q处的电场强度E=_______,这一电场是点电荷____产生的. 3.R1、R2、R3三只电阻的I-U图线,如图所示,比较这三只电阻阻值的大小是R1____     

平面内均匀电场驱动的二维空间方点阵的相干激子波包

我们研究了平面内(x-y平面)均匀电场E(即,E=Exex+Eyey, ex和ey分别是沿x和y方向的单位矢量)驱动的光激发方量子点阵的电子--空穴对波包的演化行为,在时域内发现:如果电场的x分量和电场的y分量的比是一个有理数p/q(p和q是互质的整数),则此波包经历一个周期时间的呼吸模式,且它的周期是2πph/eExa,式中a是方点阵的晶格常数,h是普朗克常数,e是电子电荷.这个结果是对最近发表在Phys.Rev.Lett.86,3116(2001)上光谱结果的时域内的证明.