静电场中电场力做功与路径无关推导方法的商榷

 1. 问题的提出
现行大学物理教材(吴百诗,《大学物理基础》;张三慧,《大学物理基础学》,以下均简称教材)在证明“静电场中电场力做功与路径无关”的结论时,思路是从库仑定律和叠加原理出发来证明电场力做功与路径无关,即先证明点电荷产生的电场中电场力对试验电荷做功(以下简称电场力做功)与路径无关,然后再证明任意带电体产生的电场中电场力做功与路径无关。在证明任意带电体产生的电场中电场力做功与路径无关时,教材认为任意带电体可分割为无数多个电荷元,每个电荷元可看成点电荷,根据叠加原理和点电荷产生的电场中电场力做功与路径无关的结论,任意带电体产生的电场中电场力做功与路径无关。这种推导方法的言下之意是,每个电荷元产生的场强dE 均可表达为1/(r²)的函数,而点电荷的电场中电场力做功与路径无关的结论通过简单的数学推导可以证明,因此,任意带电体的电场亦有此结论。     

谈“电场力做功”在静电场教学中的重要意义

从做功和能量的观点出发,研究静电场的性质是一种重要的方法.电场力做功的数学表达式WAB=qUAB(A表示起点,B表示终点),在静电场的教学中具有十分重要的意义.     

电势差与电场强度的关系

电势差与电场强度是电学中两个重要的概念 ,它们都是用来描述电场的物理量 ,电场强度从力的角度描述电场 ,电势差从功的角度描述电场 .由于力和功是互相联系的 ,所以电场强度与电势差也是互相联系的 .由于电势差是从电场力做功的角度描述电场 ,因此要特别注意电场力做功与路径无关的特点 ,这一点非常重要 .任何做功与路径无关的力 ,都叫保守力 (从场的观点来看 ,叫做保守力场或势场 ) ,对于保守力或保守力场 ,可以引入“势能”的概念 .与重力保守力场引入“重力势能”一样 ,静电保守力场也可以引入“电势能”的概念 .处于静电场中的任何一个…     

静电场中的力学问题

对静电场中带电粒子的运动问题学生比较棘手,其关键是学生不善于把力学中所学的知识与电场力结合起来加以应用。 1 静电场中带电粒子的平衡。 静电场中带电粒子的平衡,同样受力分析是关键。在对带电粒子的受力分析中,注意不要漏了电场力。其实质是共点力的平衡。     

洛伦兹力做功微探

洛伦兹力有两种定义：一种是运动电荷在电磁场中受的电场力与磁场力的矢量和,一种是运动电荷在磁场中受的力;一般所说的洛伦兹力为后一种,本文所指也为后一种．对于该洛伦兹力,众所周知,因其始终与运动电荷速度方向垂直而对运动电荷永不做功．关于论证洛伦兹力是否做功的文章有很多;这些文章都以对洛伦兹力永不做功表示怀疑为起点,最终以洛伦兹力永不做功为结论．然而,笔者思考该类问题时,在自构的情景中遇到了困惑,现阐述如下．     

磁场和磁场力的相对性

静止的带电体只激发静电场，对电荷的作用只有静电场力；运动的带电体既激发电场，又激发磁场，对电荷的作用既有电场力又有磁场力．所以，磁场是电场的相对论效应．本文通过两个具体例子，说明了这一观点．     

物理下册(期中)测试练习题

一、填空1.一个电子所带电量为Ｃ ,若一个带电体带了 3.2× 10 - 6Ｃ的正电荷 ,那么它失去了个电子 .2 .电子由静电场中的点Ａ移到点Ｂ ,电场力对电子做功 10ｅＶ ,那么 ,质子从点Ａ移到点Ｂ ,电场对它做功ｅＶ .3.如图 1中两个电池的电动势均为Ｅ ,内阻同是ｒ ,则通过如图电路     

化学电池电动势及内外电压的实验研究

采用4只电压表分别对市售研究闭合电路可调内电阻的专用化学电池和自制化学电池的正极与负极之间、正极与正极附近的探针之间、负极与负极附近的探针之间以及正极附近的探针与负极附近的探针之间的电势差进行测量.根据实验数据对闭合电路中电场力做功与非静电力做功引起的电势变化进行分析,指出化学电池中电场力和非静电力的作用区域,同时也验...     

电动势电压与电位

1电动势与电压． ①物理意义不同 电动势由电源本身性质决定的，与外电路无关它是衡量非静电力做功本领的物理量，在数值上等于把单位正电荷从电源“-”极搬运到“＋”极外力克服电场力所做的功，表示为E=W外／Q．而电压是衡量电场力做功本领的物理量，在电路中若电场力将点电荷Q从A点移动到B点所做的功为WAB，则A，B两点间电压UAB为UAB=WAB／Q．从公式可知，电压在数值上等于单位正电荷从电路的A点移动到B点电场力所做的功．     

浅谈电力线教学

浅谈电力线教学卢晶（咸阳机校７１２０００）在静电场一章中，电力线是一个非常重要的概念，正确理解、应用电力线对学好电场中的所有概念非常重要。但学生对电力线往往不理解，易把电力线的方向与场强和电场力的方向混淆，还易误认为。电力线就是电荷运动的轨迹等．为了...     

物理下册期中测试练习题

一、填空 1.一个电子所带电量为一——C,若一个带电体带了3.2×10叫C的正电荷,那么它失去了 个电子。电流的一、导体一——和——一的乘积成正比. 9.路端电压随负载电阻的增大——.假设电源没有内阻,则负载电阻增大时,路端2.不带电的绝缘导体B放在带负电荷的 电压 .绝缘导体A的电场中,导体 .B上感应电荷的分布如图l(≯ ;[=j一所示,那么导体B左端的电 『I l『势 右端的电势,导体』土2三∑B内部各点的场强 . … 。 3.1eV— J.电子由静电场中的点A移到点B,电场力对电子做功10eV,那么。质子从点A移到点B,电场力对它做功一——eV. 4.两只…     

谈静电场力做功的特点与本质——对两道“错”计算题的再分析

通过对两道"错"计算题的分析,不仅证明了它们没有问题,而且很好地反映了电场力做功的特点与本质,还把命题者严密的科学思想和学科素质体现得淋漓尽致.     

怎样认识静电场

怎样认识静电场周朝辉（浙江省建筑工业学校杭州３１００１２）本文就静电场力和能的性质作一些讨论．１电场强度是描述电场力的性质的物理量１．１库仑定律是认识电场的基础库仑定律是两个相对静止的点电荷间相互作用的规律．它们的相互作用是借着每一电荷的电场施力于对...     

关于电压、电势和电势差概念的理解

文章讨论了稳定涡旋电场中导体上的电压,并把该情况及似稳条件下导体上的"电势""电势差"与静电场中的电势、电势差作了比较。结果表明:只存在静电场时,空间任一点有电势,两点间有电势差;存在涡旋电场时,在一定条件下(形成稳定电流和似稳电流时)在导体上任一点有"电势",只在由导体连接着的两点间有"电势差"。当电场为只由静止电荷激发的静电场,此时一点的电势值与零点的选择有关,电势差与积分路径无关;当电场为全部电场中的保守场部分时,一点的"电势"值与零点的选择有关,"电势差"也与积分路径无关。两点间电势差是单位正电荷从一点经任意路径移到另一点时外力克服静电力做功而增加的能量,即静电势能的增量;两点间"电势差"是单位正电荷从导体上任一点经导体中的任意路径移到另一点时获得的(净)能量,是外力所做的功除去发热剩余的能量,数值上恰等于静电势能的增量。     

电磁现象中的功能关系

1　电磁现象中都有功能关系电流周围的磁场所具有的能量是怎样转换来的 ?在金属导体两端加上电压 ,导体中就有电场 .自由电子在电场力的作用下 ,定向移动而形成电流 ,同时在它的周围激发磁场 .所以电流周围磁场的能量是通过电场力对定向移动的电荷做功转换来的 .当闭合回路中的     

一道电学选择题的多种解法

点电荷周围的静电场,是教学和高考中的重点和难点,通常考查等量同号或等量异号电荷,连线和连线中垂线上各点电场力、场强、电势能、电势等知识.但在"乌鲁木齐地区2012年高三年级第一次诊断性测试"中,一道考查学生关于非等量异号电荷的电场力的性质和能的性质的选择题,引起了笔者的许多思考,现将学生的几种解法归纳如下.     

非保守场的宏观体现

非保守场具有很多独特的物理性质,最特殊的一点就是在其中做功与路径有关.而在生活中大多数场都是保守场(如重力场),要直观感知非保守场的做功与路径有关十分困难.文章利用非保守场做功与路径有关的原理设计了一个实验.以涡旋电场作为需要观察的非保守场,在其中放置一个线圈,对线圈上相同两点的电压差进行测量,发现测量工具分别置于线圈左右时,得到的电压正负相反.通过这个反常的实验,可以帮助学生更好地理解非保守场中做功与路径有关的性质.     

电磁力与惯性力的相似性研究

无外场时,转动参照系中的物体受到惯性离心力、科里奥利力和横向力的作用。转动参照系中的惯性离心力与运动电荷受到的电场力等价,两者都是保守力;科里奥利力与磁场力等价,两者都不改变运动物体的动能;而转动参照系中的横向力与惯性系中的感应电场力类似。研究结果表明力学与电磁学具有相似性,相对性原理是正确的。     

关于保守力判断的数学形式

对于保守力的概念,在书中基本上都是从讨论重力、万有引力、弹簧弹力做功角度出发,观察共同特点得出两种表述方式：一种是做功只与始、末位置有关,与质点经历的路径无关,把具有这种做功性质的力称为保守力。     

运动磁场中的力与能量问题探讨

运用电动力学的规律,分析运动磁场中的电磁感应问题,探讨自由电子所受的洛伦兹力与涡旋电场力在提供非静电力时的作用,总结了运动磁场中功能关系的特点.