涡旋电场高考试题

楼主问这个问题...显然是因为高中知识的匮乏。其实很好解释,你学过大学物理。

首先我来解释一下麦克斯韦电磁理论和洛仑兹力的关系。洛伦兹力更基本,这是错误的。物理学是实验科学,最初的原理都是从实验中测得的。麦克斯韦电磁理论和洛仑兹力公式都是从实验测量数据中总结出来的,不能互相推导。它们是最基本的物理定律,而不是洛伦兹力比麦克斯韦电磁理论的基础,在实际问题中,它们必须一起用来计算电磁系统的每一个数据。

楼主对麦克斯韦电磁理论的理解也有一点偏差。麦克斯韦电磁理论不是简单的一句“变化的磁场产生涡旋电场”,而是一套完整的方程组(称为麦克斯韦方程组),是一个精确的理论。其中一个方程是rotE =-δB/δt(我是这样写的,有些数学符号真的很难打,B是磁感应强度矢量,e是电场强度矢量,rot表示涡旋计算的度数,是一个微分运算,δB/δt是磁感应强度B的瞬时变化,就像瞬时速度一样)。这叫做法拉第电磁感应定律的微分形式(你学的电动势和磁通量的变化率成正比,叫做积分形式)。没学过微积分就不能细说,但它说的是一个变化的磁场能产生多大的电场,而不仅仅是如何产生。只要你给出磁场是如何变化的,我就能准确计算出空间中各点的电场等于多少,如何变化(而且是矢量,不仅能计算大小,还能计算方向)。用这个公式可以计算出,e的方向正好沿着圆的切线方向,也就是和质点运动的方向相同,使质点加速;楼主完全可以理解,这个恰好在这个问题里,电场的方向和质点运动的方向是一样的。在其他场景下,不能说一定是同向或反向。另外,洛伦兹力显然不能解释,至少洛伦兹力不能做功。它如何解释加速的物理过程?

最后解释一下你上面问的几件事。①磁通量是一个数学定义。只要有磁感应强度,就穿过一个面,磁感应强度乘以面积就是磁通量。这个问题显然有所改变。可见,感生电动势也要考虑在哪个面上回圈,比如磁场是变化的,但如果你选择一个磁通量没有变化的面,那么这个面上的回圈就没有感生电动势。②向心运动是不正确的,因为洛伦兹力必须始终垂直于运动方向,即使是变化的洛伦兹力也是垂直于运动方向,永远不做功。(3)单个电子的运动可以看作电流。你认为电流,说到底,不是微观意义上的单个电荷的定向运动产生的吗?本质上是电荷的流动。粒子不也是电荷流吗?是一样的。所以我觉得高中生用电流+楞次定律的方法来判断这个问题是最好的方法。

不懂的可以质疑,但是数学涉及到微积分。楼主可以把这个问题放在一边,到大学再想。目前只是专心学习高考的知识。