对"均匀磁场中转动的导体上电荷的分布"一文的商榷

<大学物理>1999年第1期中的一篇文章"均匀磁场中转动的导体上电荷的分布"给出了在均匀磁场中转动的轴对称导体产生的磁场的精确解和略去附加磁场后导体球上的电荷分布. 求解电荷分布的方法是巧妙的,在求解磁场分布之前曾用反证法证明了导体内电场的等势面是与导体共轴的柱面这样一个命题,并依此命题为基础求出了导体内磁场的精确解,因此该命题是否成立关系到所求的磁场精确解是否正确的问题.证明时原文使用了"设为a (见图1),则在x轴的球内一段上会有一些点的电势相等"这样一个关键判断,本文认为此判断令读者费解.     

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。     

电磁感应现象中“电源”的探析

在电磁感应现象中,关于回路中两点间电势高低的判断与两点间电势差的分析计算是教学中的典型问题,解决此类问题的关键是弄清楚回路中哪部分导线是"电源",再利用磁场和电场的对称性与"基尔霍夫定律"进行计算,即可解决.本文以几个例题进行探析. 1 线圈部分在磁场外 [例1]用均匀导线做成的矩形线框abcd,ab＝1/2bc＝20 cm,线框的一半放在具有理想边界的均匀强磁场中,e,f分别为bc,ad边的中点,如图1(a)所示.当磁场以10 T/s的变化率增强时,问e,f两点间的电势差多大?     

初中“电压”教学的重新审视

回顾并分析了历史上电压教学的两种引入方式,基于此,阐释了引入“地势”、铺垫“电势”、比喻“地势”引入“电势”、利用电势定义“电压”、结合生活实例理解电压的教学设计。最后总结了重新审视类比在物理教学中的作用与价值,利用先行组织者实现教学思路的转换与突破,运用生态化的实例促进物理知识的理解与巩固等3点启示。     

关于零点势的选取

电势是个相对量,先规定电场中某点的电势为零,以该点做为参考点,才能确定其他各点的电势.人教版《物理.选修3-1》上提到:"在物理学的研究中常取离场源电荷无限远处的电势为零,以该点     

介绍一道电磁感应的练习题

电磁学中关于涡旋电场的练习题不多较典型的习题可见哈里德、瑞斯尼克《物理学》二卷一分册(287页)的一题. 磁感应强度为B的均匀磁场,充满在半径为R的圆柱形体积内(见图1).有一金属棒l,放在磁场中,设B以速度变化,求证由变化的磁场所产生的并作用在棒的两端的电动势由 教学中选用该题的目的在于让学生掌握:(1)由于对称性以及高斯定理对涡旋电场仍有效,E旋·sd=0本例中局限于圆柱体内的变化磁场所激发的涡旋电场的电力线,是在与轴线垂直的平面内,是一些与圆柱体同心的圆周.方向可由楞次定律来确定.并且,同一圆周上各点涡旋电场的大小均相等.…     

关于解物理学习题

这篇文章是提请教师注意学生在解物理习题时最常犯的错误。某些一般性的错误,年复一年地重复发生,这可以在中学毕业考试和高等学校入学考试中看到。在这类一般性错误中间,有些错误比其他的误错更常见。例如下述的错误都是: 1.学生不熟悉解题的基本的、一般的规则。有时候,学生不管习题的主要目的,甚至于没把原题看完,就开始计算最容易由条件决定的一个数量,之后,在进一步解题的时候就陷于绝地,一再猜想也不知道应该怎样做。例如,假定习题开始时这样说:“一段电路上的电压等于8伏特,而它的电阻为2欧姆”,学生看了开头的这两句话,就开始计算电流强     

零电势问题及其应用

我们知道,静电场的一个重要特性就是它的无旋性,由于它的无旋性,我们就可以引入一个标势来描述静电场,这个标势就是电势. 由电势的特点可知,只有两点的电势差才有物理意义,一点电势的绝对数值是没有物理意义的.但在实际应用中,为了方便,常选取某个参考点的电势为零,这样整个电场中的电势就单值地确定了.对零电势点的选择,常选取大地或仪器的公共地线的电势为零(黄伟民主编《中专物理》第二版);或规定无穷远处     

洞察细微变化 破解难题密码

纵观近年全国各地高考、联考试题中一些电磁感应的创新试题,其复杂程度可用"山高路险沟深"来形容,稍不留神就会全军覆没,谁敢在考场上横刀立马,纵横驰奔,唯有洞察细微变化,破解难题密码,方能正确作答,下面举例说明.[例1]如图1(a)所示,两根光滑平行金属导轨间距L=0.3 m,左端用R=0.2Ω电阻连接,导轨电阻不计,导轨上停放着质量m=0.1 kg,电阻r=0.1Ω的金属杆,匀强磁场B=0.5 T,为了使R上的电压随时间变化的图像如图1(b)所示,且M点的电势     

洛伦兹力做功假象

针对类似产生动生电动势的两类题型,对题中小球(粒子)的受力、运动、做功等进行分析,论证洛伦兹力不做功,以解决学习过程中的困扰.同时,通过对例题的分析,从侧面给大家展示"磁场不动金属棒切割"、"金属棒不动磁场运动"这两个不同情况下动生电动势产生的原理.     

在感生电场中电势是无意义的

在教学过程中,发现有的书籍在感生电场部分编入了一些有概念性错误的习题和例题。例如:F.W.Sears等著(恽瑛等译)的《大学物理学》①,张静汇编的中央广播电视大学《教学参考资料》②,王发伯等编的《普通物理典型题解》③,都编入了一些在感生电场中求两点电势差的问题,据我所见,在各校的测验和考试题中犯同类错误者也不少。因此,深刻理解电势引入的条件和感生电场的特点是十分必要的。 成生电场是变化的磁场激发的电场。具体又分两种情形:由于导体在磁场中切割磁感应线,而在导体中产生的成生电场;以及当穿过任一回路(不管有无导体回路存在)…     

磁场对电流作用的另一效果显著实验

磁场对电流有力的作用,通常是用两根细铜丝悬挂一根水平金属棒,接通电流后,通电水平金属棒在磁场作用下,发生水平偏转,现象明显.笔者根据体育跨栏运动,结合卡文迪什扭秤实验,联想到磁场对电流的作用,由于磁场对电流的作用力较小,结合力矩知识,增大磁场对电流作用力的力臂,从而提高作用力产生的效果,设计出另一种磁场对电流作用的演示实验,效果更加显著,且简单易行,现介绍给大家.     

一个简易的热辐射实验

初中物理第二册《辐射》一节介绍的实验有以下两点不足:1.能见度小。玻璃管里的小水柱移动只有靠近讲台的同学能看清;2.遇到天气不好就不能演示。为此我们利用手边易得的材料制作了简易教具,帮助教学,效果较好,其作法是: 将易拉罐去掉盖,利用易拉罐剪成展平如图所示a、b两平行板(在底左右对称位置保留约2mm,以固定a、b,并作为烛台),a的内表面用蜡烛火焰熏黑,b的表     

怎样提高初中学生演算物理习题的能力

在几年来的教学实践中,每当一学期结束征求学生意见时,我常常提出这样一个问题:“同学们在物理课中感到最困难或者比较困难的问题在那里?”得到的回答也几乎是一致的:“对物理习题的演算最感困难”。自己也的确有过这样的体会:学生不会解物理细题和怕解物理习题是教学质量不高的具体表现之一。最近看到今年六月号物理通报上发表的教育部苏联专家谢·伊·纳乌莫夫所作“关于改进教材和     

对指导学生解答习题的体会

学生在學习物理中对解答物理习题是最感困难之一,如何培养学生解答物理习题的能力,是值得每个教师深入研究的,在教学大纲中关于物理习题的说明:“物理习题的巩固学生的知识上和培养学生应用理论知识来解决实际问题的能力上,都有很大的意义,……要首先分析习题中所描述的物理现象,从而     

利用倍分法设计和改进电容器实验

1教学中实验存在的问题"电容器的电容"这节课的教学重点是定义电容器的电容和探究影响平行板电容器电容的因素.用比值定义法定义电容,教材是这样表述的,"实验表明,一个电容器所带的电荷量Q与电容器两极间的电压U成正比,比值Q U是一个常量."但教材并未给出此实验的具体方案.如果没有实验探究,仅凭讲解,学生很难理解Q U是一个常量的事实.因此,非常需要设计一个研究电容器两极间电压U与电荷     

日影、星光、船桅、地球及其他

史料表明,好几个文明古国的科学家各自独立地发明了"圭表"和"日晷"."圭"是直立在地上的标杆,"表"是专门配在"圭"旁,用来测量"圭"的日影长短的尺,合称"圭表".人们把连续两次杆影最长或最短的时间间隔叫做一年.用"圭表"可以把一年分为四季."日晷"则是指向特殊角度并配有时间标度圆盘的金属棒."晷"的原意就是日影.日晷能准确指示一天的各时刻.由此可见,日影是人类早期天文学研究的最好工具.誉满中外,名登月球的中国古代大科学家祖冲之这样描绘自己的一生:"亲量圭尺、躬察仪漏、目尽毫厘、心穷筹策."祖冲之何以如此钟爱日影呢?在他眼里,日影是太阳的使者,日影里寄寓着大自然的奥秘,尽管日影的测量劳神费力,但他却经年累月,乐此不疲.     

物理教师要注重讲解中的灵活多变

物理教师都觉得,教材中的例题和习题简单,高考试题难;仅做教材上的习题不能满足高考的要求.于是,不少教师只有扩大习题量,购买很多的复习资料,用"题海战术"来提高学生的应试能力.笔     

物理习题设计中的“合成与分解”

在讲解物理综合习题中,笔者把习题进行"合成与分解".此设计教学,既开阔了学生的视野,又提高了学生对物理过程的分析能力.现述两例.1习题的"合成"先请三位同学完成下面三道小题.题1:一质量m1=1 kg的小物块C从离水平面高h=7.2 m的光滑曲面上由静止滑下,求到达水平面的速度v.     

矩形与圆形截面载流平行双导体间安培力研究

截面形状不同的载流导体在空间中的磁场分布以及对其他导体的安培力,在实际工程应用中有重要意义.本文从理论上分析计算无限长矩形截面和圆形截面载流导体磁场分布,进而对两根平行的矩形截面导体间、圆形截面导体间的安培力进行分析,并利用Matlab软件对磁场分布和安培力做了模拟.结果表明:矩形截面载流导体的磁感线呈近似椭圆状;两平行矩形截面载流导体间的安培力不仅与距离、截面尺寸有关,当距离、截面尺寸一定时还和放置的方向有关.当边长比a/b1时,安培力小于同样面积和载流密度情况下的圆截面导体,且a/b值越小,作用力越大,当a/b1时,大于同样载流情况下的圆截面导体,但随着导体间距增大作用力的差别越来越小.