丹聂耳电池电动势产生的机理

 1836年,英国化学家丹聂耳(Daniell)发明了一种原理上最简单的化学电池,通常称之为丹聂耳电池。电动势是化学电池的一个重要的性能参数。而电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时电池内非静电力(化学力)所做的功。它取决于电极材料的化学性质,与电池的大小无关。因此,本文就从物理化学角度来探讨丹聂耳电池电动势产生的机理。丹聂耳电池的结构如图1所示。电池的两个电极锌板和铜板分别浸在ZnSO₄溶液和CuSO₄溶液中。     

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。     

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．     

电场力做功与路径无关的条件

电场力做功与路径无关的条件是带电粒子仅在静电场中运动,如果静电场是分时段的静电场或者粒子运动出静电场然后再进入静电场,电场力做功可能与路径有关.     

关于电池的二点疑难探讨

在新课程电动势教学中,教师们经常这样描述电流的形成:电源的正极有大量正电荷,负极有大量的负电荷;闭合外电路后,电源两极上的电荷对外电路建立一个电场,使导体中的电荷做定向移动;在内电路,电荷在非静电力作用下做定向运动.这样的描述有没有科学性错误?电池的两极究竟有没有带静电荷?可把此问题称之为电势之谜和电荷之谜.这两     

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.     

利用狭义相对论计算洛伦兹力和安培力

随着对电磁现象研究的逐步深入,人们早已认识到磁现象来源于电荷的运动,磁场和电场是相互联系的统一体,称之为电磁场。本文根据狭义相对论中洛伦兹变换的基本原理,利用两个坐标系中静电力和电场的相对论变换,推导出洛伦兹力与库仑力、安培力之间关系,即洛伦兹力和安培力来源于电场力的相对论变换,从而更加有助于理解洛伦兹力的物理本质。     

如何理解直流电源的并联

直流电源在使用的过程中一般采用串联的形式,很少采用并联的形式,即使并联也是正极与正极相连,负极与负极相连,绝不可正极与负极连在一起,那样会使电源形成短路,很快使电能耗尽．当学生学完直流电路的知识问到“两个直流电源E1和E2相并联,输出电压E为多少时”应如何作答？（如图1）有如下三种情况．     

扫描探针针尖与试样间的静电力分析与建模

针对主体为圆锥、尖端为球冠的扫描探针针尖物理模型,提出了针尖与试样之间等效电场分布假设,基于该假设导出了二者之间静电力的解析模型,分析了针尖结构参数与静电力间的关系.模拟计算结果和数值计算结果一致,并与相关的实验结果吻合,证实了电场分布假设的合理性.     

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.     

GaAs光导开关飞秒激光点触发实验及分析

针对光导开关阵列和光纤分束耦合的实际应用环境,提出一种新的实验方案,用于测试当触发光源相对于开关光敏面为点光源时入射位置对输出脉冲的影响.实验证明,不同的入射位置对开关输出脉冲有很大的影响.在入射光从负极向正极扫描过程中输出脉冲逐渐增强,在正极附近输出达到峰值,但在电极边缘处有所减弱.分析表明,这一现象和开关体内电场的分布有密切联系.     

静电力滚球

静电力滚球实验是一个直观性很强,又颇有趣味的显示静电力做功的演示实验。这个实验在高、初中物理教学中都能使用。实验简单易做,所需原料好找。     

以碳粉为负极材料制备锂离子电池及电池性能测试

在能量存储技术中,锂离子电池是高能量密度的电化学电源.以碳为负极材料,涂膜制备了负极片,以锂片为正极片制备了CR2016锂离子电池,并对其性能进行了测试,分析了碳粉为锂电负极材料的特性.     

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．     

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.     

关于感生电动势计算问题的分析

产生感生电动势的非静电力为感生电场力, 它是感生电场对电荷的作用力, 而感生电场及非闭合回路 感生电动势的计算是大学物理中较难理解的问题. 通过对一道计算感生电动势的问题进行分析, 得到了3种解决问 题的方法, 加深了学生对感生电场及感生电动势计算的理解和掌握     

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…     

最终速度与加速电压有关吗

 回旋加速器是现代物理实验室重要的实验设备之一,各种版本高中物理教材的磁场部分通常把回旋加速器单列一节。不少人在进行这一节教学后认为:由于洛伦兹力对带电粒子不做功,只有电场力做功;所以加速效果取决于D型盒之间的电压和加速次数,而与磁场的磁感应强度及D型盒半径大小无关。但是,这个结论是不正确的,具体分析如下。设粒子带电量为q、质量为m、最终离开D型盒的速度为vm,D型盒之间的电压为U,加速次数为n,由动能定理得nqU=(1/2)mv2m,即vm=2nqU/m。     

"电动势"教学难点的突破

电动势是中专物理教材“恒定电流”中的一个重点概念，又是学生难以理解的难点内容．电动势描述了电源内部非静电力移动电荷做功的能力大小，在教学中学生对电源、电动势、电压之间的关系很容易混淆，对电源能持续向外供电的原因不理解，特别是对电源内部由于非静电力搬移电荷做功，使电源两极间保持恒定电势差的事实无法体会，同时，也很难利用实验做到让学生直观、形象地认识，因此形成了教学难点．鉴     

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