静电感应物理过程的功能关系 点击:1607 | 回复:104



刘志斌

    
发表于:2012-02-15 11:45:34
楼主

1、负电荷有位移S,外电场力F做正功FS(力、位移方向相同),负电荷在外电场电势能减少FS;

2、正电荷没有位移,外电场力不做功,正电荷在外电场能量没变化;

3、负电荷有位移S,内电场力-F做负功-FS(力、位移方向相反),负电荷在内电场电势能增大-FS;

4、正电荷没有位移,内电场力不做功,正电荷在内电场能量没变化;

5、内、外合电场,正电荷电势能没有变化;

6、内、外合电场,负电荷电势能在外电场减小FS、在内电场增加-FS,所以负电荷电势能也没有变化;

7、正、负电荷电中性在同一个位置上,原本就具有相等的电势能,分离后电势能没有变化还是相等的,等于原来的电势能,

8、所以导体两端正、负电荷的电势能大小相等,电量相等,所在位置电势相等,是等势体!

 

如图:

1、导体静电感应后是等势体,电势等于电荷所在位置的电势;

2、由于电场中两个导体的位置不同,所以两个导体的电势原本不同,与它们的原来位置有关;

3、两个导体的电势差,可以用导体间的电场强度E与距离S的乘积得出,两个导体的电势差=ES;

 

 

 



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刘志斌

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发表于:2012-02-27 09:36:05
61楼

 

我来解决你的困惑:

1、我们在研究静电感应时,导体自由负电荷总受到两个力:

1)一个力是外电场的力F;

2)一个力是内电场的力-F;

3)这两个力大小相等,方向相反;

 

刘志斌

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发表于:2012-02-27 09:38:14
62楼

2、当带电体靠近导体时,外电场做正功,内电场做负功,外电场的电势能转化为内电场的电势能,电荷的电势能不变;

刘志斌

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发表于:2012-02-27 09:39:54
63楼

3、当带电体远离导体时,外电场做负功,内电场做正功,内电场的电势能转化为外电场的电势能,电荷的电势能不变;

永动机时代

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发表于:2012-02-27 09:44:34
64楼
回复内容:
对:刘志斌关于3、不要说得多,多了就没人看了,核心的话说出来? 内容的回复:

静电感应中,带电体A的电场做一对大小相等方向相反的正负功能量合计不变,即原电场总功为零;

使导体的正、负电荷的电势能大小相等、符号相反;

说明这里有两个系统;

对于带电体的原电场来说,能量总量没有变化;

对于导体来说,导体之间从零势能状态变成具有(或产生)电势能能量,却消耗原电场的功合计为零;

原电场总功为零,却使导体产生电势能,能够对外做正功

因此只能认为导体产生的电势能或者导体的正负电荷的电势能、就是创造了电势能;

 

或者认为静电场不是保守场,因为功能不守恒了(原电场的正负功的总功为零,电荷对外却具有做功的电势能)。

请说明上述结论哪一个正确?

请说明上述结论哪一个错误?和理由。


刘志斌

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发表于:2012-02-27 09:53:45
65楼

4、所以静电感应过程,自由电荷的移动只受到内、外电场力的作用,合外力为零,是外电场电势能与内电场电势能的转换;

5、所以静电感应过程,移动带电体A的过程,带电体A受到的合力为零,没有力对带电体A做功,带电体A的电势能不变;

6、简单说,我们移动带电体A时,没有感觉到带电体A与导体之间有作用力,我们没有做功,系统的能量守恒;

刘志斌

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发表于:2012-02-27 10:05:16
66楼

7、这样,如图带电体-A、+A:

1)在图1中的电势能=带电体的电量Q×(-A与E之间的电势差U1+D与C之间的电势差U2+B与+A之间的电势差U3)

2)在图2中的电势能=带电体的电量Q×(-A与+A之间的电势差U)

图1

图2

 

 

刘志斌

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发表于:2012-02-27 10:20:09
67楼

 

我来解决你的困惑(二):

1、如图:在导体D、C之间接一个电阻R,电阻R中就有电压U2产生的负电荷的定向移动电流;

2、我们分析一下电阻R中负电荷的受力

1)电阻R中负电荷受到两个力;

2)一个力是电压U2产生的电场力F;

3)一个力是电阻R对电荷移动的阻力-F;

4)电压U2产生的电场力F做正功,电势能U2减小;

5)电阻R对电荷移动的阻力-F做负功,把电势能转化为热能;

6)电阻R对电荷移动的阻力-F是非保守力做功,电势能不守恒;

永动机时代

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发表于:2012-02-27 10:22:08
68楼

请求回答64楼。。。

刘志斌

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发表于:2012-02-27 10:26:30
69楼

3、电压U2产生的负电荷的定向移动电流,D与C之间的电场电压U2做正功,电压U2的电势能减小;

4、电压U2产生的负电荷的定向移动电流,电阻R对电荷移动的阻力-F做负功,把电能转化为热能;

5、最终D与C之间的电场消失,D与C之间的电场能完全转化为热能;

刘志斌

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发表于:2012-02-27 10:31:58
70楼
6、这样带电体-A、+A:

1)在图1中的电势能=带电体的电量Q×(-A与E之间的电势差U1+D与C之间的电势差U2+B与+A之间的电势差U3)

2)在图2中的电势能=带电体的电量Q×(-A与E之间的电势差U1+B与+A之间的电势差U3)

3)图2中带电体-A、+A的电势能减小,转化为电阻中的热能,能量守恒,但电势能不守恒;

图1

图2

刘志斌

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发表于:2012-02-27 11:02:15
71楼

7、在图2中,带电体-A、+A的电场电势能减小,可以理解为带电体-A、+A的电荷电量没有变,而是带电体-A、+A之间的距离减小了;

8、如果要恢复带电体-A、+A的电场电势能,就要靠外力做正功,将带电体-A、+A之间的距离拉开到原来的距离;

刘志斌

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发表于:2012-02-27 11:02:48
72楼

9、所以在电阻R将D与C之间的电势差能量变为热能后,将带电体-A、+A移出时,非保守外力必须做正功才能使带电体-A、+A之间的电势能得以恢复;

10、所以要利用移动带电体A在导体发生静电感应产生的能量,就必须通过非保守外力做功来实现,只有用非保守外力做功获得可利用的电势差能量!

刘志斌

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发表于:2012-02-27 12:00:21
73楼

我来解决你的困惑(三):

1、如图1、图2,带电体A移向导体B,导体B发生静电感应,这个过程带电体所受合力为零,外力为零外力移动电荷不做功,带电体A的电势能守恒;

2、图2静电感应平衡后,导体B、C间有电势差能量,她是带电体A电势能的一部分;

3、图3中电阻R连接导体B、C时,导体B、C间的电势差(电压)在电阻中移动负电荷形成电流并作正功,电势能、电势差减小,电阻对移动负电荷电流的阻力(非保守力)做负功,把电能转化为热能;

4、所以图3中带电体A的电荷电量没有变,但是由于电阻消耗了导体B、C间的电势差能量,带电体A的电势能减小了;

5、图4,带电体A移出时,外力必须对带电体A做正功,恢复带电体A的电势能,以便重复上述过程;

6、这样,静电感应电势差对外做正功,非保守力移出带体外力做正功,是发生在两个不同时刻的不同过程中的;

7、但是,由于非保守外力移出带体外A时必须做正功,才能使产生可利用电能的过程不断循环下去,所以该过程能量守恒,永动机不成立!!!

 

刘志斌

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发表于:2012-02-27 12:11:09
74楼

我来解决你的困惑(四):

1、楼主有关永动机的错误结论,产生的原因:

1)错误的认为:移动带电体A的过程中,带电体AD的电量Q没有变化,带电体A的电场的电势能就不会变;

2)没有认识到带电体A的电场的电势能,不只是与电荷的电量有关,而且还与电力线的长度、电力线的密度有关的;

刘志斌

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发表于:2012-02-27 12:19:05
75楼

3)带电体A移向导体时,外力为零,带电体受的合力为零,静电感应过程中带电体A的电势能没有变,但是电场的分布变了,导体间的电势差,还是带电体A的电场的电势能,不是创生的;

4)电阻R利用了导体间的电势差能量,就是利用了带电体A的电场的电势能,带电体A的电场的电势能因此而减小;

刘志斌

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发表于:2012-02-27 12:22:11
76楼
5)没有看到:带电体A移出时,外力必须做正功恢复带电体A的电势能;

刘志斌

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发表于:2012-02-27 12:29:42
77楼

2、永动机总是企图说明导体间的感应电势差是创生的,不承认她就是原电场电势能的一部分;

3、利用了导体间的感应电势差能量,就是利用了原电场电势能的一部分,可以理解为带电体-A、+A的距离缩短;

4、在带电体A移出时,外力必须做正功弥补原电场电势能的减小;

5、在带电体A移出时,外力必须做正功弥补原电场电势能的减小,可以理解为将带电体-A、+A的距离拉长;

刘志斌

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发表于:2012-02-27 12:32:49
78楼
请永动机认真仔细阅读理解,想好了再说,说的简单明了一些,说得多了没人看!!!

永动机时代

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发表于:2012-02-27 18:04:41
79楼
回复内容:
对:刘志斌关于“产生的电荷的电势能,说明静电场不是保守场。” 1、“静电场不是保守场”的判断依据是什么?2、你的理论依据是什么? 内容的回复:


原电场做功合计为零,使导体具有电势能,能够对外消耗做功;

使零功产生了导体的电势能,因此认为创造能量了,或者说明了静电场不是保守场。

刘志斌

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发表于:2012-02-27 18:48:09
80楼

1、原电场做功合计为零,使导体具有电势能,这个电势能就是原电场电势能的一部分;

2、电阻非保守力做负功消耗导体间的电势能电阻发热,电场做正功使电阻中的负电荷移动电势能减小;

3、原电场电势能=带电体的电量Q×(-A与E之间的电势差U1+D与C之间的电势差U2+B与+A之间的电势差U3),减去Q×D与C之间的电势差U2;

4、电场保守力做正功使电阻中的负电荷移动,电阻非保守力做负功消耗导体间的电势能电阻发热,是你应该认真思考的问题?!

SSI ļʱ