♬溺叹的塞壬 jna3211737
古来圣贤皆寂寞,唯有淫者留其名
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洛仑兹力真的一定不做功吗?磁流体发电机引发的探讨 左图是一个磁流体发电机,AB两极板间距为d。 NS磁极产生的匀强磁场的磁感应强度为B。等离子体正负粒子带电荷加和为q(注:此处产生了歧义,不是探讨的重点)那么,该发电机产生的电动势ε的表达式是什么?以下是流传很广泛的一种说法: “ ”这个推导利用了设想的带电粒子的末状态推出了电动势看似很巧妙精简。那么带电粒子如何到达极板却没有人关心,以及达到题设状态后的运动等一系列问题都被选择性抛弃。这样的解释实质上是一锅稀粥,一团乱麻,完全没有透彻地分析磁流体发电机的原理。 这个推导被运用于我们的各大教辅,练习册中,我不知道其有没有曾出现在我们“庄严神圣”的高考题中。根据以往高考题连出乌龙而无人问津甚至被当作典例而出现在某些课堂和资料的经验来看,还真不好说。 事实上,课本中并非没有类似问题。其给出提示“与电动势定义有关”。 我们知道电动势定义是ε=W/q 这意味着我们可以从其“非静电力”做功的角度而更科学第思考该问题。那么,是谁在做功?我认为是谁都不相信其会做功的“洛仑兹力”。 因为洛仑兹力作用方向始终垂直于电荷运动方向而导致其矢量积始终为零,“洛仑兹力不做功”成为广泛的信条,而任何“洛仑兹力做功”的看法都被认为是可笑荒谬愚昧无知。但是,想想洛仑兹力的宏观表现“安培力”在各个状态中做功(电动机就是个力证)的事例吧!你还会对“洛仑兹力不做功”毫无怀疑吗?有谁想过这个问题呢? 事实上,电荷在通电导线内部的受力十分复杂,而支撑其运动的物质基础(电子)也会受到其它阻抗(电阻),我认为其受到的导线形态的限制而不能维持圆周运动的某种力的阻抗导致洛仑兹力做功。(因为电荷是沿导线移动的),即使每个时刻洛仑兹力仍然始终垂直于电荷运动方向,但电荷运动的阻抗必然使洛仑兹力的意义延伸与其他时刻,即“第2秒的洛仑兹力在第3秒做功的逻辑上的效应”。(我认为物体受力产生的延续性效应可能有更科学的数学推导而不为我知。)这一点必须得到我们的思考,因为突破时间的限制往往会被传统的人认为是可笑的,但那就是我们所要说的“洛仑兹力会做功。” 在磁流体发电机中,正负电荷产生相对位置的积累导致正负电荷偏转产生电势差的过程受到静电力的阻抗,实现了“非静电力”做功。而产生了相似于被看作刚体的通电导线中电荷的洛仑兹力做功的效应。 于是,相同的问题,用洛仑兹力做功的角度:左图是一个磁流体发电机,AB两极板间距为d。 NS磁极产生的匀强磁场的磁感应强度为B。 等离子所带电荷正负粒子带电荷为q.正负电荷产生类似下图的运动如果将q理解为粒子所带正负电荷的加和,即正电荷量为0.5q,负电荷量也为0.5q。 设出每个平面的位置距上极板A为nd(n<1),距B为(1-n)d,所以洛仑兹力做工和为W=Bv0.5q*nd+Bv0.5q*(1-n)d=0.5Bvqd ∵ε=W/q ∴ε=W/q=0.5Bvqd/q ∴ε=0.5Bvd 思考,恐怕不止于对“洛仑兹力做功”的探讨,更多的是对我们功利而简单的思维导致的对智慧的渐行渐远的反思和对“权威”的阿谀奉承的思维定势的悲哀。 W.S.™ 欢迎探讨
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