有限大带电体和无限大带电体的电势——也谈均匀带电无限长直导线的电势问题ELECTRIC POTENTIALS OF THE FINITE AND INFINITE CHARGED BODIES: ALSO DISCUSSING THE ELECTRIC POTENTIAL PROBLEM OF UNIFORMLY CHARGED INFINITELY LONG STRAIGHT WIRE
曹清华
摘要(Abstract):
建立清晰牢固的物理概念,以简洁的形式解决物理问题,是物理教学的基本目的。本文以求均匀带电无限长直导线的电势为例,按照《电磁场与电磁波》教材的体例,由Helmholtz定理引入电势,由单位正电荷在电场作用下所做的功引出电势的定义式,通过对有限大和无限大带电体电场的讨论,说明从电势的定义出发,便不会出现病态的数学定义,能够解决因套用有限大带电体的电势公式所致的发散积分问题。无限大带电体是简单化、理想化和相对化的结果,故不能像有限大带电体那样选无限远处为电势参考点,而是要选有限远处为参考点。选定参考点后,有限和无限大带电体的电势如同电势差一样都是可以测量的。
关键词(KeyWords): 电动力学;电磁场与电磁波;电势的定义;有限大和无限大带电体;均匀带电无限长直导线;理想化和相对化
基金项目(Foundation): 江苏大学高等教育教改研究课题(2023JGYB014);江苏大学课程思政教学改革研究课题(2022SZYB022)
作者(Author): 曹清华
参考文献(References):
- [1] 高向东,王雯宇,曾定方.均匀带电的无限长直导线的正规化处理——一个将量子场论概念与方法融入本科教学的例子[J].物理与工程,2024,34(1):35-40.GAO X D,WANG W Y,ZENG D F.Regularisation of the potential problem for uniformly charged infinitely long straight wires—An example of integrating quantum field theory concepts and methods into undergraduate teaching[J].Physics and Engineering,2024,34(1):35-40.(in Chinese) [2] 郭硕鸿.电动力学[M].3版.北京:高等教育出版社,2008.GUO S H.Electrodynamics[M].3rd ed.Beijing:Higher Education Press,2008.(in Chinese) [3] 冯恩信.电磁场与电磁波[M].4版.西安:西安交通大学出版社,2016.FENG E X.Electromagnetic fields and electromagnetic waves[M].4th ed.Xi'an:Xi'an Jiaotong University Press,2016.(in Chinese) [4] 同济大学数学系.高等数学(上册)[M].8版.北京:高等教育出版社,2022.Department of Mathematics,Tongji University.Advanced Mathematics (Volume I)[M].8th ed.Beijing:Higher Education Press,2022.(in Chinese) [5] 吴俊林.基础物理实验[M].北京:科学出版社,2010.WU J L.Basic physics experiment[M].Beijing:Science Press,2010.(in Chinese) [6] 程守洙江之永.普通物理学(上册)[M].8版.北京:高等教育出版社,2022.CHENG S Z,JIANG Z Y.General physics (Volume Ⅰ)[M].8th ed.Beijing:Higher Education Press,2022.(in Chinese)
- (1)静电场中的带电体不一定为导体,即使导体带电还需绝缘以防电荷流失。通常情况下,均匀带电无限长直导线表述为无限长均匀带电直线,因此本文后续都用后者。
扩展功能
本文信息
服务与反馈
本文关键词相关文章
本文作者相关文章
中国知网
分享