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大家讨论下电场、电压和保守场

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ittechbay|  楼主 | 2016-7-15 14:19 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
沙发
ittechbay|  楼主 | 2016-7-15 14:19 | 只看该作者
电压的概念:两点间的电压就是在电场(保守场)中,把单位电荷从一点移动到另一点(运动平衡着移,别移动太快)外力所作的功能。因为在保守场中,将电荷从一点移动到另一点外力对电荷做功与路径无关(具体证明是个数学问题),所以两点间电压是个确定值,电压概念(在非保守场下)是个合理的概念。

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板凳
ittechbay|  楼主 | 2016-7-15 14:22 | 只看该作者
如果在非保守场下按照做功观点定义电压,电压就会有取无穷多个值。

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ittechbay|  楼主 | 2016-7-15 14:26 | 只看该作者
本帖最后由 ittechbay 于 2016-7-15 14:35 编辑

比如一个5V电池,如果按照做功观点定义此电池电压,从电池内部把电子从负极移动的正极,得到电压是-5;而从电池外部把电子从负极移动的正极,得到电压是+5

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wangqs| | 2016-7-15 16:09 | 只看该作者

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ittechbay|  楼主 | 2016-7-15 20:11 | 只看该作者
如果电压概念有问题,那么基尔霍夫电压定律就更谈不上成立了

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AD797| | 2016-7-15 21:59 | 只看该作者
本帖最后由 AD797 于 2016-7-15 22:05 编辑

研究电路而不是研究电磁场问题时,或者说把电磁问题视为电路问题的情况下,一般只认为电场是保守的,....
或者lz的帖子的问题是,电路中存在电场这个概念么?  在路中最好不要提场。

再简单说,从电磁场与电路的逻辑关系上说,把电磁场简化为电路时,就忽略了一些东西,电路中有些概念的在电磁中就有问题。

再想想,另一个问题是,从历史的角度说,电路理论的发展要快于电磁场,那时还不知道电磁感应之类的东西。或者说以前,电磁场与电路是分离的无关的,或者说以前,电和磁都是分离无关的,有电压电流概念的时候还没电磁场这个概念,法拉第才提出场的概念,伏特和安培两个人当时还不知道电磁场是什么东西。

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robter| | 2016-7-16 10:59 | 只看该作者
电场指的是空间的,电路中的电子是在电线里面的电场,不同于空间电场

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9
ittechbay|  楼主 | 2016-7-16 11:34 | 只看该作者
本帖最后由 ittechbay 于 2016-7-16 11:40 编辑

明白了,我们在分析电路时,只要在电路空间中挖掉非保守场的器件,然后在这个被挖掉空间中玩(电压、电流、频率、阻抗....)就不会出现矛盾。

在这个被挖掉的空间中,按照做功的观点定义电压(电荷路径不能经过被挖掉的部分),那么我们就能定义出电路中各点(不包括被挖掉的空间中的点)电压。

因为各点电压都有确定值,基尔霍夫电压定律就自然成立(比如,有n个电压值u1-u2 + u3-u2 + u4-u3 + u5-u4 + .... + un-u1 = 0).

在现实中,我们确实没必要分析非保守场中的电压值,比如电池内部某点的电位值,电感线圈中某点的电位值。

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10
maychang| | 2016-7-16 11:38 | 只看该作者
AD797 发表于 2016-7-15 21:59
研究电路而不是研究电磁场问题时,或者说把电磁问题视为电路问题的情况下,一般只认为电场是保守的,....
...

应该说到法拉第才提出电场和磁场之间关系的概念。
在法拉第之前,奥斯特发现电流的磁作用时,已经有一般的场的概念,而且对一般的场的计算已经相当完备,否则也不可能有毕奥-萨伐尔定律。

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11
HWM| | 2016-7-16 11:47 | 只看该作者
ittechbay 发表于 2016-7-16 11:34
明白了,我们在分析电路时,只要在电路空间中挖掉非保守场的器件,然后在这个被挖掉非保守场的空间中,按照 ...

"在现实中,我们确实没必要分析非保守场中的电压值,比如电池内部某点的电位值,电感线圈中某点的电位值。"


似稳场下,电池内部还是可近似地认为是保守场。但是,对于含电感的电路,不忽略电感的前提下,时变场无论如何都不可以将其视为保守场(近似也不行)。


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12
maychang| | 2016-7-16 11:50 | 只看该作者
ittechbay 发表于 2016-7-16 11:34
明白了,我们在分析电路时,只要在电路空间中挖掉非保守场的器件,然后在这个被挖掉空间中玩(电压、电流、 ...

听说过四分之一波长线么?

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13
HWM| | 2016-7-16 11:56 | 只看该作者
LZ:

看了你提出的一系列问题,也就是那个MIT公开课相关的那个问题有点意思,因为搞电路的按其“惯性思维”很可能会理解不了。

但是,其它问题几乎任何一本正规的相关教科书中都有系统论述。如果完整系统地受过相关教育,就不会有如此多的疑惑。

还是建议,找些经典的教科书(或通常使用的),认真仔细地通读一遍。或许这才是你的正道。

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14
ittechbay|  楼主 | 2016-7-16 12:01 | 只看该作者
maychang 发表于 2016-7-16 11:50
听说过四分之一波长线么?

你是说导线的电感效应吧,但那些效应对我们的分析结果有多大影响,如果影响大,就在电路中画个等效电感,然后按上面的分析

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15
ittechbay|  楼主 | 2016-7-16 12:05 | 只看该作者
HWM 发表于 2016-7-16 11:56
LZ:

看了你提出的一系列问题,也就是那个MIT公开课相关的那个问题有点意思,因为搞电路的按其“惯性思维 ...

我知道,这些都是很基础的问题,提这些疑问主要是想把电场理论的来龙去脉贯通下、熟悉下

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16
maychang| | 2016-7-16 12:16 | 只看该作者
ittechbay 发表于 2016-7-16 12:01
你是说导线的电感效应吧,但那些效应对我们的分析结果有多大影响,如果影响大,就在电路中画个等效电感, ...

看来你不知道四分之一波长线是什么。

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HWM| | 2016-7-16 12:25 | 只看该作者
ittechbay 发表于 2016-7-16 12:05
我知道,这些都是很基础的问题,提这些疑问主要是想把电场理论的来龙去脉贯通下、熟悉下 ...

要熟悉电磁场理论(注意,不是“电场理论”),就从《电磁学》那里学起。大学本科一年级所学的《普通物理》中就有相关的导论。

如果你想了解《电路》与《电磁场》的异同,可以看任何一本正统的《电路》类教科书中的开始部分,其都会给出详细表述,而《电路》也同样是相关专业大学一年级必修课程之一。

其实,为此我还给出了一系列的相关帖子,这些帖子同样可以作为参考。

如果你真的认真看了这些东西,问题早就该解决了。

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ittechbay|  楼主 | 2016-7-16 12:31 | 只看该作者
HWM 发表于 2016-7-16 12:25
要熟悉电磁场理论(注意,不是“电场理论”),就从《电磁学》那里学起。大学本科一年级所学的《普通物理 ...

谢谢大H

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19
xukun977| | 2016-7-16 15:59 | 只看该作者

话题讨论到这吧,想进一步,需要研究生电路理论课程了。那里说的更明白,什么哈密顿,拉格朗日,基尔霍夫,布兰特,布莱恩等,建议把人家原本的理论弄清楚再说!

比如大家最熟悉的基尔霍夫定律,看过基尔霍夫1847年的报告的有几人?原文到底是如何叙述两条重要定律的?
原文估计不好找,看看1958年英译本吧,电路理论通讯的CT-5卷。

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20
maychang| | 2016-7-16 16:17 | 只看该作者
xukun977 发表于 2016-7-16 15:59
话题讨论到这吧,想进一步,需要研究生电路理论课程了。那里说的更明白,什么哈密顿,拉格朗日,基尔霍夫 ...

“看过基尔霍夫1847年的报告的有几人?”
基尔霍夫发表稳恒电路两条定律的论文,那是1845年。

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