大家讨论下电场、电压和保守场

只看该作者 · 2016-7-15 14:19

几乎任何一个电路中，都有非保守场存在。而电压概念只有在非保守场下（电场）才有意义，所以电压概念在电路中不是处处有效的。为什么大家还用电压分析电路？

只看该作者 · 2016-7-15 14:19

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。

只看该作者 · 2016-7-15 14:22

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。

只看该作者 · 2016-7-15 14:26

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

只看该作者 · 2016-7-15 16:09

只看该作者 · 2016-7-15 20:11

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

只看该作者 · 2016-7-15 21:59

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。

只看该作者 · 2016-7-16 10:59

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

只看该作者 · 2016-7-16 11:34

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。

3万 · 2016-7-16 11:38

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。

2万 · 2016-7-16 11:47

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）。

3万 · 2016-7-16 11:50

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？

2万 · 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”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。

只看该作者 · 2016-7-16 12:01

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

只看该作者 · 2016-7-16 12:05

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

3万 · 2016-7-16 12:16

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。

2万 · 2016-7-16 12:25

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。

只看该作者 · 2016-7-16 12:31

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

2万 · 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，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。

3万 · 2016-7-16 16:17

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。

大家讨论下电场、电压和保守场

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