发表于:2012/1/23 23:13:01
#0楼
静电感应过程,一定伴随电场能量的减小,一定伴随着产生电场的净电荷电量的减小。
刘志斌 发表于 2012/1/23 22:50:43
1、我们分析一下电路的电流、电源、电功的关系;
2、从电源的两级出发,观察外电路电流,实际就是导体的电荷在电场力的作用下移动,克服导体电阻做功;
3、在上述过程中,电场力移动电荷,克服导体电阻做功,把电势能转化为热能,这时电源两电极上的电荷是减少的;
4、就是说,电场力移动导体电荷客服电阻做功的结果,是电场能量的损耗,电场能量的损耗就意味着产生电场能的静电荷的减小;
5、电源的作用是什么?
6、什么是电源?电源就是有电源力的装置,电源力能移动电荷做功,电源力和电场力的作用相反,总是把导体电荷从低电位移到高电位;
7、当外电路电场力移动电荷做功使两极的电荷减少时,电源力移动电荷做功使电源两极的电荷不减少,维持外电路的电场电压保持不变;
8、所以外电路电场力移动电荷做功,两极的电荷减少,电源力移动电荷,使两极的电荷不会减少,使外电路电场恒定电压恒定,外电路才有持续不断的电流,负载才能连续工作;
9、那么楼主的问题的错误是什么?
10、楼主认为静电感应移动电荷做功,电场没有任何损失,带电体A的电荷也不会减小,可以重复利用;
1、我们看图三:
1)带电体A靠近导体B发生静电感应,使异种负电荷靠近自己,同种正电荷远离自己;
2)如果继续靠近,最终带电体A的正电荷被异种电荷中和,也就是电场力静电感应做功的结果就是带电体A本身电荷的减小,电场能量的减小;
3)在图三中右边,我们画一个封闭面,把带电体A和感应异种电荷包围起来,我们马上就会发现,静电感应的结果,就是这个封闭面包围的净电荷在减小,这个封闭面外的电场在减小;
4)载图三中左边,我们画一个封闭面,把远离带电体A的同种正电荷及其与带电体A正电荷对应的负电荷包围起来,我们会发现,静电感应的结果,就是封闭面内的净电荷在减小,这个封闭面外的电场在减小;
5、所以静电感应的结果,使得带电体A的电荷在减小,电场能量在减小,这和动电学电路电流做功的结果一致;
6、按照静电学的概念,电荷只受到电场力的作用,没有电阻力的存在:
1)带电体A靠近导体B ,电磁感应如图3,感应电荷的电场能量就是导体A电荷电场能量的一部分;
2)带电体A远离导体B ,电磁感应的电荷重新中和,带电体A的电场能量恢复到原来的大小;
3)这样,静电感应过程没有其他能量发生;
7、按照动电学的概念,电荷受到电场力的作用移动,电荷移动又受到导体电阻力的作用:
1)带电体A靠近导体B ,由于电磁感应发生电荷的移动,又由于导体电阻,带电体A的电荷有减小,也就是导体B上有了永久静电荷;
2)带电体A远离导体B ,由于电磁感应的电荷有一部分重新中和,又有一部分电荷变成静电荷残留下来,带电体A的电场能量不能全部恢复到原来的大小,由于残留静电荷的存在,带电体A的正电荷减小;
3)这样,静电感应过程对外做功的结果,使得带电体A 的电荷不断减小,电场能量不断减小;
4)由于导体B的电阻,被移动的电荷回不去了,这些回不去的静电荷与带电体A的电荷叠加,使得带电体A的电荷量在减小。
引用 永动机时代 的回复内容:
……
为什么要单独研究图3“封闭面内的净电荷”? 应该连续对比分析图1图2图3的封闭面内的净电荷的变化。
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1、从静电学看,图2和图3,只是不同的导体;
2、把带电体A,从无限远处靠近图2的导体B,产生图2的结果;
3、把带电体A,从无限远处靠近图3的导体B+C,产生图3的结果;
4、带电体A,可以从无限远出靠近任何形状的导体,结果只是导体的电势能不同而已;
5、你想用,图2到图3说明电荷移动有电阻的情况,其实图2的导体B也一样可以有电阻;
6、问题是有电阻,静电感应的结果,就和没有电源的的电路一样,电场能量要损耗,带电体A的电荷要减小;
7、你认为,有电阻,静电感应的结果,和没有电阻一样,带电体在靠近、远离的过程中没有变化,是一样的,所以有电阻就有能量创生,没有电阻就没有能量创生;
8、即就是导体没有电阻,带电体A靠近导体,导体静电感应异种电荷的结果,也一样是带电体A的电场能量减小,也是带电体A的电荷减小,只是带电体A的电场能量转化为导体的异种电荷间的电场能量,当带电体远离时,导体的异种电荷中和,导体回复电中性;
9、导体有电阻时,带电体A的静电感应的结果,是带电体A的电荷真的减小了,电场能量真的损耗了;
10,也就是说,导体有电阻,导体上的静电感应异种电荷,在带电体A远离时仍然保持!
11、所谓导体有电阻,就是说电荷不能自由移动,移动时,总受到一个阻力,所以有电阻的导体,一旦电荷移动后,不能自己回去;
引用 jiaoanpeng 的回复内容:
化纤衣物因此积累了很高的静电无处释放,当手接触到金属物时瞬间剧烈放电,产生剧烈的刺痛感。偶想身上的静电不是凭空来的,是动能转换来的。
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1、我前边说,导体有电阻,静电感应后有静电荷;
2、那么,化纤衣物是绝缘体,电阻无穷大,静电感应的电荷会在化纤衣物上积累很高的静电荷;
3、静电感应过程,一定伴随电场能量的减小,一定伴随着产生电场的净电荷电量的减小,如果是有电阻的导体或绝缘体,就会有大量静电感应电荷的残存和积累;