牛三与库伦定律一小矛盾疑惑
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leavesnight 楼主
众所周知,库仑定律有F=(kq0/r^2)*q=q*E(q处的E矢量)的形式。在非真空中只要介电常数知道,k代换就行。
那么在同一个介质中两个点电荷相互作用还蛮好,牛三成立。
那么有人疑问过这个k究竟到底是指q0所在的介质决定还是q所在介质决定还是其他因素决定的呢?
本人不才,只是举了个特例:两个点电荷,连线的中垂线为两介质的分界面,左边q0处于为k0的真空,右边q处于为k的非真空介质。然后我用D的高斯定律(高斯定律扩展,取以q0为圆心,半径就是q0到q)去求q所受库伦力。发现F中的k是存在q的介质的k。
同时反过来却发现q0所收的库伦力F对应的k是k0。。。
是牛三不成立?还是库伦定律我理解不到位?
有人能解释并给出正确做法么?
2010年04月01日 14点04分 1
level 0
库仑定律成立的条件是:真空中静止的两电电荷。真空条件下才能排除因感应或极化产生的影响。真空是前提。
2010年04月01日 15点04分 2
level 7
众所周知,库仑定律有F=(kq0/r^2)*q=q*E(q处的E矢量)的形式,。。
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这绝对不是【众所周知】,不客气地说:这叫【胡说八道】。
在真空中上式没有问题,在各向同性的均匀介质中,使用上式已经十分勉强(还可以用)。当空间存在多种介质时,上式就是错误的,不能用。
我确实看到过一些参考材料上出现过上面的说法,只能说这些参考材料是【非法出版物】,在中学阶段不要看这种非法出版物。
2010年04月01日 20点04分 3
level 6
非均匀介质不敢胡乱用。。
2010年04月02日 01点04分 4
level 5
leavesnight 楼主
那么3楼,解释下为什么均匀介质中不能用吧。
还有我是用你所谓均匀介质中很勉强的那个去推的。除非你再说D的高斯定律也是错的。。。
总的来说我问你:你说均匀介质中用它勉强的根据是什么?求严格证明或说出道理。
存在多种介质,那么在这些介质中同一均匀介质中能否用?如果不行请严格证明或说出道理。
还有如果你行的话请帮忙解决我的那个特例。谢。
2010年04月02日 10点04分 5
level 0
介质表面上有极化电荷,对两边的电荷都产生力作用,故牛三仍成立。但考虑运动电荷的相互作用时,牛三就未必成立了!
2010年04月02日 11点04分 6
level 0
两电荷之间的作用力就是kq0/r^2,多出来的那部分力是极化电荷给的。也就是说极化电荷在这个电场中要受力,那么极化电荷要受力平衡就必须受到一个外力的作用,这个外力刚好就是你那两个作用力的差值了。
还有,只听说过ε0,ε的,没听过k0,k的,不知道南老师是不是这个意思。
我讲得不好,还是听南老师自己讲吧
2010年04月02日 11点04分 8
level 7
假设两个点电荷分别是Q,q,空间有介质。
1)作用在q上的力可以是Q的库仑力,也可以是介质极化电荷对q的作用力。
根据电场叠加原理作用在q上的力是这两部分作用力的矢量和。
2)由于q,Q是点电荷,因此两个点电荷之间的作用力与是否有介质无关,有关部分是介质极化产生的束缚电荷,q受到的总作用力与这部分有关,即作用在q上的合力与介质分布有关。这部分详细计算远远超出中学竞赛大纲,等竞赛完了再说吧。
3)即使对无限大均匀各向同性均匀介质,先研究q(假设为正电荷)受力,在q的周围一个十分小的小球内有一层束缚电荷(负的)使得q的受力减少;在Q的周围,也有一层束缚电荷,是Q激发的电场减弱。(你写出来的公式好像刚好碰对了)
详细计算也超纲,暂时算了吧。考后再说如何。
2010年04月02日 11点04分 9
level 5
leavesnight 楼主
...俄明白了...
原来自己的推导中忘了一个很重要的东西:在分界面上电位移矢量D的大小方向的改变。。。。重温了下普物。。。发现自己那个特例不是很简单。。。D一偏向再大小一变的确很难处理。。。
牛三应该还是成立的。不过说实话我说的库伦定律的确没错,前提是均匀同种介质,k是由该均匀同种介质的介电常数转化的。。。南老师似乎有些会错意了,那个在空间某点合场强(由自由电荷与电介质上的束缚电荷共同在该点产生的矢量E)的确如南老师所言。而我一开始所说的【众所周知】的库仑定律实质上已经被我推广过了(第一个等号只适用两个点电荷在均匀同种介质中作用,后面一个实际上已是扩展),本质和你讲的一样。。仔细看下,老师应该能发现我故意后面加了(q处的E矢量)虽然说没标明(早知道就标个‘合’字了)。。。但指的是合场强E矢量。即E0+E'(E'就是束缚电荷产生的,E0是自由电荷产生的,参照系就是改均匀同种介质,研究对象就是空间的给定点)。但我想我这问题重点不在讲清略作推广的库仑定律吧,算了。。以后还是严谨点。。。
以上就是我自身的纠错与一些澄清。
2010年04月02日 15点04分 10
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