[趣味物理]渦旋電場和靜電場之比較

2020-12-01 搜狐網


人教版高二物理(必修加選修)第十九章第三節介紹了麥克斯韋的電磁場理論:變化的電場產生磁場,變化的磁場產生電場。並且在書的右側附了一幅關於「變化的磁場產生電場(磁場增強時)」的情形圖,如下圖所示。


圖 1

很多學生學到這裡時就會產生疑問:電場裡的電場線不是從正電荷發出,到負電荷終止的嗎?怎麼到了這裡又變成閉合的了呢?

其實,這是由於學生對電場的了解不足所造成的。

在物理學中,電場有兩種:靜止電荷產生的靜電場和隨時間變化的磁場產生的渦旋電場(也叫感生電場)。那麼,這兩種電場又有什麼異同點呢?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)產生原因不同:

靜電場──由靜電荷產生

渦旋電場──由變化磁場產生

(2)電場線的分布不同:

靜止電荷產生的靜電場,其電場線起於正電荷終止於負電荷,不可能閉合。

變化磁場產生的渦旋電場,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,只和移動電荷初末位置的電勢差有關。

渦旋電場中移動電荷時,電場力做功和路徑有關,因此不能引用「電勢」、「電勢能」等概念。


(責任編輯:汪春)

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