渦旋電場(chǎng)和靜電場(chǎng)之比較.docx

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1、渦旋電場(chǎng)和靜電場(chǎng)之比較江蘇省張家港市后塍高級(jí)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(chǎng)理論：變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。并且在書的右側(cè)附了一幅關(guān)于“變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)（磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)）”的情形圖，如下圖所示。圖1很多學(xué)生學(xué)到這里時(shí)就會(huì)產(chǎn)生疑問：電場(chǎng)里的電場(chǎng)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(shí)，這是由于學(xué)生對(duì)電場(chǎng)的了解不足所造成的。在物理學(xué)中，電場(chǎng)有兩種：靜止電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)和隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦旋電場(chǎng)（也叫感生電場(chǎng)）。那么，這兩種電場(chǎng)又有什么異

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

3、因此不能引用“電勢(shì)”、“電勢(shì)能”等概念。下面我們來看一個(gè)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(jì)），正以速率沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間成正比例增加的變化磁場(chǎng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)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(shí)針方向做減速運(yùn)動(dòng)，過一段時(shí)間后，沿順時(shí)針方向做加速運(yùn)動(dòng)D．洛倫茲力對(duì)小球一直不做功解析：因?yàn)椴ＡA環(huán)所在處有均勻變化的磁場(chǎng)，所以會(huì)在其周圍產(chǎn)生穩(wěn)定

4、的渦旋電場(chǎng)，對(duì)帶正電的小球做功。由楞次定律，可判斷電場(chǎng)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，故在電場(chǎng)力作用下，小球先沿逆時(shí)針方向做減速運(yùn)動(dòng)，過一段時(shí)間后，沿順時(shí)針方向做加速運(yùn)動(dòng)。小球在水平面內(nèi)沿軌道半徑方向受兩個(gè)力作用：環(huán)的彈力和磁場(chǎng)的洛倫茲力，而且兩個(gè)力的矢量和時(shí)刻等于小球做圓周運(yùn)動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)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(yùn)動(dòng)的線速度方向垂直，所以洛倫茲力對(duì)小球不做功。正確選項(xiàng)：C、D由以上分析可知，對(duì)于遇到的關(guān)于變化的電磁場(chǎng)的問題，要首先考慮到渦旋電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的

5、聯(lián)系和區(qū)別，要用聯(lián)系的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)規(guī)律，從而作出正確的判斷。應(yīng)該注意，對(duì)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(gè)反復(fù)加深認(rèn)識(shí)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(shí)、體會(huì)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(shí)和背景上來把握概念、規(guī)律，從而對(duì)它們的理解就更全面、深入和準(zhǔn)確。