电容单棒电路中,电路的电阻到底要不要计?有时傻傻分不清。
能量观点:电场能增加等于动能减少
能量观点:电场能增加等于动能减少
可得充电和放电两种情况采用动量和能量分析,其答案都不同。原因在于“电路中无电阻”这一不切实际的条件,会导致能量瞬移这种不合理性过程出现。这也是很多同行采用能量分析,发现会出现“一半能量丢失”,从而采用“电磁辐射损失能量”来解释。实际上对于电容单棒模型,振动频率远远达不到辐射电磁波的高频要求,况且这里电容器也没有形成开放电路,根本不是电磁波辐射造成能量损失。
计入电阻后,终态速度居然同不计电阻一样,不同在于充电式和放电式电路中,充(放)电电流产生焦耳热,设热量损失
损失的能量为
这个能量损失跟电阻无关,电阻的存在只是延迟终态到达的时间。有外力作用,如果有电阻,由欧姆定律
两边对时间求导得即由牛顿第二定律得
解(1)(2)式消去可得分离变量
两边同时积分得
上式为常数,代入初始条件得
所以最后解得由安培力可得加速度随时间变化,
积分可得速度随时间变化
如果,时间足够长,则
本篇参考文献:《电磁感应含容电路中是否计电阻的讨论》 段石峰 中学物理教学参考 2022年11月第51卷 第11期
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