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向赵凯华教授请教

已有 6460 次阅读 2014-1-12 10:49 |系统分类:观点评述| 向赵凯华教授请教

 

  我向赵凯华教授公开请教,有几个原因:

1. 赵凯华教授的《电磁学》是大学的优秀教科书,几十年来,对理科大学生影响很大。

2. 这本教科书书上给出一个图示(见下图),说明直流电能是通过导线周围空间的电磁能流从侧面输入导线以及负载电阻的。我认为,这个学术观点是明显错误的。 长期以来给学生产生了误导。

3. 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”投稿给国内三家著名科学期刊,都没有通过初审。我曾经请一家期刊的编辑转交我的一封信给赵凯华教授,请他本人审稿,可是编辑不愿意这样做。

4.赵凯华教授是我尊敬的一位老先生,年龄比我还要大,我不愿意打扰他。可是,由于现在有些中学教课书也采用了这个图示,可见流传年代之久,影响之大。为了不让这个理论错误继续误导学生,所以,我不得不采用向赵凯华教授公开请教的形式。如果我的学术观点错了,我愿意向赵凯华教授公开道歉,甚至到府上当面负荆请罪

下图引自:赵凯华, 陈熙谋,《电磁学》(3)(高等教育出版社,2011)825-828页。

 

图示中,下图的箭头代表电磁能流。图示表明:电池向外界空间输出电磁能量,然后电阻从外界空间吸收电磁能量。这个图示不仅在大学电磁学教科书中沿用了近30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。

图示的右上角的图,需要学习电磁学中坡印廷能流矢量。(坡印廷是19世纪的一位英国科学家)

首先我要说明,很容易用实验证明上述学术观点的错误樊京博士最近就做了几个试验。他在电路中串联了一个电流表,a)用金属盆屏蔽电池;b) 用金属盆屏蔽电阻;c)采用有金属屏蔽的同轴导线。结果是:电流表的电流读数基本不变(大约100mA4位有效数字不变)。

实验胜于雄辩。大学电磁学教科书上的理论错了!

我需要强调说明的是,图示中的学术观点在其他教课书也存在。而且中国的教课书的这个观点与从外国电磁学教课书上没有详细讨论直流电路中金属导线的边界条件有关。

我们的论文指出,在直流电路中金属导线的分界面,由静电场环路定理构成的矩形小回路在边界上并不成立。在直流电路的情况,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。

我们还强调指出,在直流电路中,欧姆定律起了重要的作用。在金属导线内的电场强度由电流密度矢量以及导体的电导率决定,它不是保守场,而是耗散场(产生了焦耳热!)。所以,金属导线沿界面内部及外部的电场强度切向分量是不同的。外部电场的变化基本上不影响内部的电场强度。

 

我不认识赵凯华老先生,也不知道他是否上网,所以如果哪一位网友与赵凯华教授熟悉的话,请把我的这篇博文内容转告他(最好打印出来),并转达我向他的敬意,我在这里预先感谢啦。

 

 



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