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在科学网上开展学术擂台是进行学术讨论的好办法。这里,我和樊京博士对于《电磁学》大学教科书中的一个典型问题,提出学术打擂。 题目是:“关于金属导线中直流电能的传输”。
内容:赵凯华教授的《电磁学》教科书给出了下面的图示[1],说明由电池向周围空间输出电磁能量,并通过导线周围空间把电磁能流从侧面输入导线以及负载电阻。
在图示中,箭头代表电磁能流。赵凯华教授的《电磁学》从第一版到第三版都有这个图示,在大学教科书中沿用了近40年,而且出现在一些中学教科书中,说明流传年代之久,影响之大。
然而我们认为,这个学术观点是明显错误的,长期以来给学生产生了误导。
为了说明上述学术观点的错误,我与樊京博士合作写了论文:“关于金属导线中直流电能的传输”,最近已发表在南阳理工学院学报上。[2]
我们的理论分析和实验表明:在直流电路中金属导线的分界面,外部的静电场沿导线的纵向分量与内部的稳恒电场并不严格相等。在金属导线外面的空间,坡印廷矢量仅仅是一个数学定义,没有形成真实的能流,所以没有电磁能流从金属导线外部传输到导线内部。直流电能完全是在金属导线内传输的。
当直流电路的开关闭合时,电场瞬间在金属导线内部重新分布。电场强度E从电池的正极通向电池的负极,它在金属导线的内部带动了自由电子,产生了电流,并且携带了力和能量。在金属导线内,电场强度E与金属导线内同一点的电流联合产生了功率密度p = E·j, 并转化为焦耳热。这些描述,大致说明了在金属导线中直流电能传输的实际过程。
为了提高网友对于这次学术打擂的兴趣,本人设置小小的奖金:200美元。如果有人能证明我们的学术观点的确错了,奖金就属于他的。反之,对方不需要付一分钱。这次学术打擂,由科学网的网友见证。
参考文献
[1]. 赵凯华, 陈熙谋,《电磁学》,(第3版),(高等教育出版社,2011)第676-578页。
[2]. 樊京,张操,“关于金属导线中直流电能的传输”,南阳理工学院学报,第6卷,第3期 (2014)第1-4页。
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