一楼,楼主爱转牛角尖是因为牛角尖的确存在。完备的理论是不应该有牛角尖被人钻的。而且一楼错解。
a,楼主想说:“均匀变化的电场引发恒定磁场”,但是这里却是恒定电场引发恒定磁场,矛盾。这里楼主引入了闭合导线这一道具。但是道具是不被允许的,因为你已经改变大前提了。所以把闭合导线拿走,没有恒定磁场了,就不矛盾了。
我觉得这里不能引入道具。如果没有道具,电流不会出现;电流不出现,就不会出现恒定的磁场。大前提改变了是因为,我们一直在说“电场-磁场,磁场-电场”的问题,但是这个道具的出现使得出现了“电流”。电流和电场不是对等的东西了。
b,超不超导,没什么关系吧。不中和的关键是这时电路中是交流电啊,不是直流电。
看来这部分回答需要补充。振荡本来就是一个交流的过程,电容充放电,电路中电流大小方向不断改变,这就是交流电了。楼主所说的应该是直流电源供电下断开供电电源,形成一个LC闭合环路所产生的电磁振荡。不考虑电阻耗散能量的话,会一直这么振荡下去。这已经符合交流电的定义了。还有其它的振荡形式,比如说在高频电路中。这里不详述。
导线超不超导,只是能量耗散不耗散的问题而已。中和是电容两极板之间的电荷中和,而不是和别的什么地方的电荷中和。这里其实中和了无数次,然后又充电了无数次。中和就是放电。放完电了充电,充完电了放电,一次又一次。
c,一根导线发射出的能量可以很大啊!为什么楼主的结论是很小呢?发射天线就是一根导线,或者说由很多由导线制作成的小天线组成的大天线。这时导线不是闭合回路中的导线,而是两头开路的导线。和第二个问题一样,这时驱动电流是交流电,不是直流电。这里头还涉及到波动理论了。这根导线自己就是电容和电感了。把电感拉直不就成直线了吗。导线就是自感无穷小的电感。导线两端和空气组成电容。你把电容掰开,两面本来相对的面变成都朝着外面,然后把面积无穷小,这就是两端开路的导线的对外两个端面了
导线要发射功率,要经过特定的设计。比方说长度,驱动电流的频率等。还有一点,就是这个导线是两端开路的,而不是接在闭合回路中的导线。其实这时的导线就是天线了。你看看收音机的天线,就是一条单独的导线。这个是接受功率的天线,但是收信号和发信号的天线是一样的。
补充:恒定电场产生恒定电流,恒定电流却产生不随时间变化的电场。这里说恒定和变化都是相对时间来说,不对空间来说。恒定电流产生的磁场随着离电流越远越小,但是不随时间变化。
对楼主补充的补充回答:
1,楼主说 “按理说要产生磁场必须要变化的电场啊” ,请问按的是什么理?这完全没有道理。产生磁场有很多方法,变化的电场只是一种。引入导线就是用了另外一种方法来参生磁场。再一次重申,电流和电场,电流和电势差有本质的区别。一旦使得电势差变成电流,问题的本质已经改变。
2,这里电场能和磁场能相互转换。强烈建议楼主不要再用“中和”这个词,用“放电”容易理解的多。导线连电容两端当然电容放电啦,这没问题。你把LC回路中的电感拉直,电容也会放电,而且放完电就不再充电了,和导线连电容没区别。这里又说超导了!电感和电阻不是同样的东西。电感不是由于电阻而产生的,而是由结构参生的,用导线还是超导都一样。有电感才会充电、放电......
3,发射的或者接受的能量流密度由坡印亭矢量衡量。P=E*H(矢量叉乘)。楼下有说由“角频率”决定,其实并非如此。角频率只影响能量随时间的分布而已,功率的大小是由E和H的振幅决定的。
好累!再补充
一、变化的电场以及电流是产生磁场的两个来源。你以后学到麦克斯韦方程组时会再接触到。变化的电场和电流是两回事。电场是产生电流的必要条件,但不是充分条件。无论恒定的或者变化的电场都可能产生电流。比方说,干电池和小灯泡连成回路,这时电场是恒定的,电流也是恒定的。家用用电器用交流电,电场是正弦变化的,电流也是正弦变化的。
二、关于能量跑到哪里去了。电荷中和,也叫做复合。本来没有正电荷,但是由于电子离开了,原子核的正电却不会因此减小,所以整个原子会带正电。我们称这个情况为“出现了一个空穴”。就好像电子离开了,原来的地方留下一个洞一样。空穴带一个单位的正电荷。电容充电后,正极板有空穴,负极板有电子。用导线连起来,电子或者空穴移动(空穴移动可以看成是空穴捕获了旁边的原子的一个电子使得旁边的原子出现空穴),最后电子和空穴复合,一切回归自然。这个过程需要能量。复合过程有很多方式消耗能量,比方说放出一个声子,或者一个光子,或者转化为内能,或者是以上的任意组合。
当有电感的时候,会有一部分能量转化为磁场能。电感太小会吃不掉所有的能量而使得能量以其他形式损耗掉。用导线就是这个情况,能量基本损耗掉,这次没损耗掉会给电容再充电,然后下次放电也会损耗掉。
一:不矛盾。楼主可以这样理解电磁场的问题。有一个著名的定律叫做楞次定律,可以作为该问题的出发点,楞次定律可以表述为感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。你可以理解为一个闭合线圈产生电动势从而产生电流的原因是为了反抗原磁场均匀变化的磁场强度。这也是为什么在恒定磁场中静止的线圈不会有感应电流的原词。因此通过对比,楼主应该能够理解电产生磁和磁产生电并不矛盾。
另外,针对上述几个回答我想说明一个问题。变化磁场中有没有道具之类的问题并不影响磁电相互产生的原理,也就是说即使没有闭合线圈,变化的磁场同样能够产生感生电场,感生电场中随意放一导体(不限于闭合线圈),还是会有感生电动势。没有线圈当然没有电流,没有但是没有线圈并不影响感生电动势的存在,而所谓的道具就是给电动势一个媒介,让他产生电流。
关于补充问题请这么理解:
如果电场内放入导线后,导线内的电子会因为电场的存在产生定向移动,移动的过程中就形成了电流。因此可以说是电流产生了磁场,而不是电场产生了磁场,只有当在电场的作用下导体内产生电流时才会有磁场的产生。从来都是说电流产生磁场,而所谓的电场产生磁场的说法也是通过媒介把电场的能量转化为磁场的能量,而没有媒介的时候电场是不会产生磁场的。
二:关于只有LC的理想状况下的电磁振荡,可以这样解释:当电容上电量到达最大值时,电容开始放电,放电本来是一个中和的过程,但是放电过程中,经过L的电流在L中通过自感又“积累”了一定的电动势,因此,到最后电容放电结束的时候,由于自感中的电动势,L的电动势又对电容反过来充电。
一般情况下来说,如果用一个导线来代替电容,就相当于直接让电容放电,理想状况下应该是立刻中和,电容和导线在中和之后都不再带电。
导线就是用来导电的,用超导体导电效果更好。所谓的中和只是因为电容两端通过导线对接,导体中的电子和空穴能够各归其位。这跟你用导线还是电阻没有什么可比性。你说的用导线换成超导体大概是考虑到其中的电阻,电阻当然是将电能转化称内能,但是没有电阻的超导体也不会影响正负电量的中和,电磁振荡回路是因为电容和电感而振荡,并不是因为是否有电阻而振荡,电阻大小只影响其是否衰减。
另外很不好意思的说一句,楼上的关于这个问题的回答跟是否交流电没有关系。电磁振荡是给电路充电之后切掉外电源的一条LC串联的联通回路中的暂态过程,既然都没有电源了何谈交流直流,呵呵。当然需要明确的是,LC电路中表示振荡中电流电量状态的函数是用余弦函数乘以最大值表示的,跟交流的表示方式类似,但这并不是说电磁振荡中有交流电。
补充问题的回答:导线本身是有自感,但是这个自感的大小与导线本身的电导率没有关系,学过电磁学的人应该都知道电感的大小与导体的形状,长度,匝数等问题相关,而与电导率没有直接关系。相信自感的计算公式你也知道,即使导线是超导体如果其他条件一样的话自感是多少还是多少。另外跟你解释一下中和的过程,将导线接在电容两极之间的时候,由于电容两极的正负电荷,导线的接通的瞬间就立刻在导线内部形成了一个电场。而这时候原来形成这个导线内部电场的电荷就在电场的作用下中和,原来的能量相当于用来迁移电子做功了,这就是能量的去向。
三:振荡电路中,电感和电容都很小了,振荡电路的频率就高了,只有频率足够高的时候电场和磁场才不会局限于电容和电感线圈内,辐射电磁波,向四周传播。导线的两头可以当成电容,导线本身可以当做被拉直的电感线圈(电感线圈拉得越直电感越小)。电磁场辐射能量的大小取决于电磁场的能流密度,也就是传说中的坡印廷矢量,这个矢量是电场强度和磁场强度的矢量积。由电磁场中辐射电磁波的电场强度和磁场强度的公式我们可以知道,这两个量与所施加的电压或者电流的角频率成正比,这是影响其大小的因素之一,因此电感和电容越小,能量应该是越大才对。当然前提是其他条件都相等的情况下。
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1。这个并不矛盾啊 人家没说电流不能产生磁场啊 均匀变化的和不均匀变化的 和不变化的电流都能产生磁场啊。你理解人家的话理解错了。
人家只是说了一个特例。
2.用导线代替就会中和。
用超导体的话 电势能无法转化为内能 所以不会中和
3.你犯了和第一个一样的错误 你太钻牛角尖了
的确 用各种情况去思考是好事 可是你不能在文字上下功夫 电容越小,自感越小,那发出的电磁波能量就越大,这句的意思只是说电容和自感是影响能量的因素,一根电线哪里来的磁场呢?
第一个问题不矛盾,根据麦克斯韦的公式,导线中的电场是恒定的,但是在有电流时,电场并不恒定。我也不是很了解原因,不过也许是电荷周围也有电场,而电荷在运动导致。
很久没有来回答问题了
一.
两者不矛盾.后面的提到的那个有电流产生的磁场是恒定的.即使不是恒定的(前面的那个磁通率二次微分不是常数),也可以用楞次定律来解释.
二.
电感很显然会存储磁能,电容会存储电能,相互转化,如何中和??因为磁场和电场会不停的变化.
三.
这是个极限值,直线本身会有感性,看作一个电感,直线两端和空气构成一个电容,,正因为像你所说的两个值都很小,几乎为0,那么很显然能量无法存储,所有的能量都会瞬间发射完.
-------------你都说了是振荡器,天线是另外一种理论.