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一个动能势能互相转换的理想实验
[楼主] 作者:王普霖  发表时间:2018/08/20 04:20
点击:0次

平行板电容器两个竖直极板之间有一个距离d,有一块电介质的厚度也等于d,不考虑间隙造成的摩擦,则该介质体可自由出入两极板之间的空间。设一切都是在无阻力、无损耗的情况下进行。

 

最初,电介质体被丝线悬挂在电容器极板高度,并被机械挡在极板之外,不考虑电介质体受地球引力造成的单摆作用。这时给电容器充上电量Q后断开电源,空心电容器的电容量是C,设电介质的相对介电常数是 ε>1。此时若撤除机械阻挡,电介质体是会两极板排斥得更远还是被吸引进两极板之间呢?

 

答案是,两极板会将电介质吸引进来。电容器极板间构成的偶极电场先极化电介质,和电介质体产生偶极电场力,把它吸引到两极板中间来。

 

那么为什么产生的极化不是排斥的呢?因为这是场势能最小原理所决定的。电容器电场对外部物体产生的极化和与其产生的偶极电场力,一定是它们受力后的运动趋势方向是减少场势能的方向。空心电容器的电场势能是E=(1/2)CU^2 ,如果有电介质进来,则电容量会变成εC,电压会下降到C/ε,电场势能会下降到E=(1/2ε)CU^2,因此,吸引介质的结果是场势能下降。这也是场势能最小原理。

 

电容器的储能下降,能量去了哪里?它变成了介质的动能。设介质面积和极板面积一样大,则介质完全进入两极板时,电容器具有最小势能,而电介质体具有最大动能。这就和单摆差不多了。该动能等于电容器所减少的势能。运动的电介质体经过最大速度点时,继续向前冲,电容器的电势能又重新变高,对电介质体又有了反方向的偶机电场力。在不考虑各种损耗(机械损耗、极化损耗)时,该振荡会持续下去。

 

 

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[楼主]  [2楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 08:51 
[楼主]  [3楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 08:56 

该理想实验验证了保守力场中转换成物体动能的那部分势能,存在于场物质中,是场物质的极化能。
 [4楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2018/08/20 09:17 

自己把自己装进去了都不知。怎么解释都是越抹越黑,自己玩去吧。
[楼主]  [5楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 09:39 

[4楼]:
你能说出点儿,哪怕是一丁点儿有用的道理来吗?
[楼主]  [6楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 09:47 

我保证,你一丝道理都说不出来,反倒把自己装了进去。
[楼主]  [7楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 09:55 

凡是一心想抹黑别人的人,往往手脚都不干净,都会抹黑自己,无一例外。
[楼主]  [8楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 10:12 

我说出的物理机理,物理原理,不是任何一个人都能说出来的,也不是任何人都能懂的。我这样说,并不是说没有人懂,而是你不懂。你之所以说这样的话出来,首先证明的是你存在理解误区。
 [9楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2018/08/20 10:58 

我哪里抹黑你啦?
你凡事都说是极化的结果,牵强附会,顾头不顾尾,矛盾百出浑然不知。
[楼主]  [10楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 11:48 

你拿不出证据,不叫抹黑叫什么?其实到头来还不是抹黑了你自己?
[楼主]  [11楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 11:55 

为极化场理论配套的场势能最小原理,是你无懈可击的。
[楼主]  [12楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 11:58 

世间一切力学过程都是极化、维持极化、退极化过程。我用极化场理论解释什么都成。
[楼主]  [13楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 12:39 

同一形状和体积的不同介质,在相同的面上进行极化,只要极化出的偶极电量相等,它们新增的电磁质量就相等,和介质的原有质量大小无关.
[楼主]  [14楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 15:32 

均匀电极化体新增的电磁质量m=μ0σ^2V也是你们反对不了的物理式子.
[楼主]  [15楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 15:32 

激化场理论没有漏洞,它道出的是宇宙间一切物理过程的物理机理.你认为漏洞百出的地方,其实正是你认识不足百出的地方.
[楼主]  [16楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 15:36 

究其根本原因,是你们这些人没有更深的思考,拿出的所有反对理由都被我各个击破,于是不由自主地在心理上产生了莫名的阴影。在该阴影的笼罩下,说话变得口无遮拦,不能对自己的言论负责。
[楼主]  [17楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 15:36 

拿不出反对我的道理,而一味凭心情说话的,无例外都会把自己装进去。
[楼主]  [18楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 20:53 

更正[1楼]第四段第三行“电压会下降到C/ε”为“电压会下降到U/ε”
[楼主]  [19楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 21:14 

空心电容器的电场势能是E=(1/2)CU^2 ,电介质加进来,电容量会变成C'=εC,因为电量Q未改变,所以电压会下降到U'=U/ε,电场极化势能会下降到E'=(1/2)C'U'^2=(1/2)εC(U/ε)^2=(1/2ε)CU^2,介质进入的结果就是电容器的极化势能下降。

这是千真万确的物理事实。你不信,你就做个实验看看,介质是向远处跑还是向极板内部跑?

[楼主]  [20楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 21:45 

电场势能下降,说明电场力对外做功了,它变成了介质的动能。介质体到达两极板正中的位置,是不是有最大动能?此时,介质体在惯性作用下会不会冲过终点?这个实验的原理就单摆实验的原理一样一样的。
[楼主]  [21楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 21:57 

如果我们在介质体荡到两极板中部的时候,用外力阻止它继续悠荡,则这份动能会变成热能释放出去。这份热能就含有电容器电势能下降所损失的电磁质量。电容器再放电,就放不出充电时消耗的那么多电能了!
[楼主]  [22楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 21:59 

更正[20楼]“冲过终点”为“冲过中点”
[楼主]  [23楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 22:02 

热能是有质量的。
[楼主]  [24楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 22:07 

我的所有论述都是到位的。没有不含有质量的能量在传播,所有传播着的能量都伴随着质量。
[楼主]  [25楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 22:14 

物质的电磁质量由极化能产生,质量是极化所表现出的性质,这是极化场理论的又一个闪光点。质量并非是什么上帝粒子所产生。
[楼主]  [26楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 22:23 

光是辐射出去的热能,光也有质量。
[楼主]  [27楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 22:28 
[楼主]  [28楼]  作者:王普霖  发表时间: 2018/08/20 23:27 

被极化的物质,它有一个极化面密度σ、一个体积V,还有一个真空磁导率μ0,这三者的乘积μ0σ^2V就是物质被极化后新增的电磁质量。

真空磁导率的量纲=L M T-2 I-2
极化面密度的量纲=T I L-2,其平方是T2 I2 L-4
体积的量纲=L3
三者之积
L M T-2 I-2 * T2 I2 L-4 * L3=M
是质量的量纲

 [29楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2018/08/21 09:22 

对【12楼】说:
请王老师用你的极化场理论解释一下:玻璃板为什么看上去变薄?
 [30楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2018/08/21 09:22 

对【12楼】说:
请王老师用你的极化场理论解释一下:玻璃板为什么看上去变薄?

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