渦旋電場和靜電場之比較.docx

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1、渦旋電場和靜電場之比較江蘇省張家港市后塍高級中學(xué)　薛超人教版高二物理（必修加選修）第十九章第三節(jié)介紹了麥克斯韋的電磁場理論：變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場。并且在書的右側(cè)附了一幅關(guān)于“變化的磁場產(chǎn)生電場（磁場增強時）”的情形圖，如下圖所示。圖1很多學(xué)生學(xué)到這里時就會產(chǎn)生疑問：電場里的電場線不是從正電荷發(fā)出，到負(fù)電荷終止的嗎？怎么到了這里又變成閉合的了呢？其實，這是由于學(xué)生對電場的了解不足所造成的。在物理學(xué)中，電場有兩種：靜止電荷產(chǎn)生的靜電場和隨時間變化的磁場產(chǎn)生的渦旋電場（也叫感生電場）。那么，這兩種電場又有什么異

2、同點呢？下面，就讓我們來共同比較一下它們的相同點和不同點。一、相同點（1）都對放入其中的電荷有作用力。（2）電場強度的定義式是電場強度的普遍定義，它對這兩種電場都適用。二、不同點（1）產(chǎn)生原因不同：靜電場──由靜電荷產(chǎn)生渦旋電場──由變化磁場產(chǎn)生（2）電場線的分布不同：靜止電荷產(chǎn)生的靜電場，其電場線起于正電荷終止于負(fù)電荷，不可能閉合。變化磁場產(chǎn)生的渦旋電場，其電場線沒有起點、終點，是閉合的。（3）電場力做功情況不同：靜電場中電場力做功和路徑無關(guān)，只和移動電荷初末位置的電勢差有關(guān)。渦旋電場中移動電荷時，電場力做功和路徑有關(guān)，

3、因此不能引用“電勢”、“電勢能”等概念。下面我們來看一個具體的例子：如右圖2所示，在內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于環(huán)口徑的帶正電的小球(重力不計），正以速率沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強度隨時間成正比例增加的變化磁場，設(shè)運動過程中小球帶的電量不變，那么（?）A．小球?qū)ΣＡЛh(huán)的壓力不斷增大B．小球受到的洛倫茲力不斷增大C．小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動D．洛倫茲力對小球一直不做功解析：因為玻璃圓環(huán)所在處有均勻變化的磁場，所以會在其周圍產(chǎn)生穩(wěn)定

4、的渦旋電場，對帶正電的小球做功。由楞次定律，可判斷電場方向為順時針方向，故在電場力作用下，小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動。小球在水平面內(nèi)沿軌道半徑方向受兩個力作用：環(huán)的彈力和磁場的洛倫茲力，而且兩個力的矢量和時刻等于小球做圓周運動的向心力，考慮到小球速度大小的變化和方向的變化以及磁場強弱的變化，彈力和洛倫茲力不一定始終在增大。因洛倫茲力始終與圓周運動的線速度方向垂直，所以洛倫茲力對小球不做功。正確選項：C、D由以上分析可知，對于遇到的關(guān)于變化的電磁場的問題，要首先考慮到渦旋電場與靜電場的

5、聯(lián)系和區(qū)別，要用聯(lián)系的觀點認(rèn)識規(guī)律，從而作出正確的判斷。應(yīng)該注意，對基本物理概念、物理規(guī)律的深刻理解不可能一次完成，它需要一個反復(fù)加深認(rèn)識的過程。遇到的新現(xiàn)象、新問題、新領(lǐng)域，我們都需要重新認(rèn)識、體會有關(guān)概念、規(guī)律的準(zhǔn)確含義。這樣我們就不斷在越來越廣泛的知識和背景上來把握概念、規(guī)律，從而對它們的理解就更全面、深入和準(zhǔn)確。