问大家个电磁学问题。

大红猫

静电的电动机早就有，只是转着玩，动力太小。还是电荷在导体中流动来劲些。楼主先要静电转起来产生磁场再输出动力，想想都很麻烦。

atonement

电真空 发表于 2018-9-14 20:01
国内大学所用的电磁学教材，一个是北大赵凯华，陈熙谋写的，一个是北师大梁灿斌写的，印象中没有涉及你提的 ...

这个问题可能不是书上的，是一大学物理老师面试研究生时候出的题。一开始有人提出产生强磁场不一定非要用超导线圈，可以用一个高速旋转的带电体，然后经过大概计算发现可行性不大，因为电磁力是比较强的力，带电体在允许电压下能带的电量太小，一个球能带上0.001库伦的电量就不得了，要靠旋转达到1000A电流那的每秒一百万转以上的转速，明显是难以实现的。

atonement

电真空 发表于 2018-9-14 19:59
你把你用的教材说一下。教材出这样的习题绝对不是无缘无故的，前面都有铺垫。矿坛熟悉电子技术的人很多，但 ...

我猜你也是大学物理老师？

电真空

atonement 发表于 2018-9-15 09:24
我猜你也是大学物理老师？

如果是大学招收研究生的面试那就不奇怪了，会问学生一些稀奇古怪冷门问题的。我本科学得一般，毕业以后家里父母年纪也大了，经常生病，就没有再考研究生，现在给中学生做理科补习。

sunstar126

你的想法很好，不过你没有计算一下等效的电流强度，如果你计算一下的话，就知道你这样做要用多大的球了。
所谓电流强度，是指单位面积里单位时间通过的电荷的多少，简单的说，在一秒时间里通过的电荷量如果是一库仑的话，电流就是一个安培。
你说的在一个球上充上电荷后旋转，可以等效为电流线圈，这个说法是能成立的。不过要实际等效的话，会有诸多不利的因素，我们来算一下吧。
一个球，上面能充的电荷量与这个球的电容及充的电压相关，Q＝CV，而C=4πε。R，即使如地球般大小的球，电容量也只有700UF左右，而大功率电机里，线圈的总圈数大约有几百到上千的，假设以1K计，通常的电流会在几个A到上百A的，以10A计，则等效的电流密度是10000A，如果用地球这么大的球来等效这个电磁线圈，这个球上要充的电压会有10000/0.0007＝1.4*10^7，也就是说是1千4百万伏的电压，而且这个球还要是1秒钟转一圈，当然 ，也可以充的电量 少一点，但转速要高一些，如果这样一算的话，楼主可能就知道哪一种方法实现起来方便了。楼主的方法只是理论上可行，但实际上几乎不可行。
实际上静电马达已经 制造出来了，不过一般都是用在小功率，高转速的场合

atonement

电真空 发表于 2018-9-15 10:07
如果是大学招收研究生的面试那就不奇怪了，会问学生一些稀奇古怪冷门问题的。我本科学得一般，毕业以后家 ...

你真是好孩子，佩服你。

atonement

sunstar126 发表于 2018-9-15 10:37
你的想法很好，不过你没有计算一下等效的电流强度，如果你计算一下的话，就知道你这样做要用多大的球了。
...

，这可不是我的想法，别人希望这样产生大磁场，我一开始也觉得不太可信，理由和你的一样。但是这个方法为什么不可行，答案据说就是本帖最后那个答案。不过我也没弄明白。

bj雨过天晴

旋转这个球体，
是球体在运动；
电子离开所在原子产生运动，叫电流。
宏，微观概念混淆。
带电球体不是藏婆手里的法轮；
嗡 嘛 智 牟 耶 萨 列 德

量子隧道

我是这么理解的：
我们用电力，尤其是用作动力时，很多时候是要转作磁场，用磁场力来干活。
即使是高频电路也是这样。比如无线电，产生的电磁波能量，按照经典电磁学和电动力学，是一半电场能一半磁场能。
产生同样大小的磁场力，可以用少的电荷，做高速运动来实现；也可以用多的电荷，做低速运动来实现。楼主说的就是前者。
用少的电荷，做高速运动来实现，原理上没任何问题。只是由于电场力比磁场力大得太多太多，差了N多个数量级，要产生可观的磁场力，电场力就大得超出了材料的忍受力，产生静电放电，材料解题等问题。从技术上应该是不可行的或者不经济的。
磁场力是运动的电场力的高阶效应。有大量的电荷在运动，只要保证正负电荷的平衡，那么巨大的电场力就可以精确抵消，只剩下磁场力。这正是目前我们操作电磁动力机器的原理。

washu

atonement 发表于 2018-9-15 10:55
，这可不是我的想法，别人希望这样产生大磁场，我一开始也觉得不太可信，理由和你的一样。但 ...

为什么不行，因为通常的电介质材料 ε 不大，或者和 ε0 比不大，大一个数量级就很了不起。通常铁磁材料的 μ 很大，和 μ0 比起码大三、四个数量级

btw. “能量密度正比于介电和介磁的倒数”是什么鬼，你列出静电场能量密度和磁场能量密度看看，还有啥是介磁？μ？

changwanren

我的理解是高速旋转的带电体，既没有电流也不会产生磁场。带电和导电是两回事，宏观和微观是两回事。带电体只有在它充放电时才产生电流。自由电荷的定向移动形成电流，电荷的定向移动是相对的移动。而自由电荷的定向移动对微观而言是相对于物体的原子或分子而言的，对于宏观而言的是由物体的这部分转移的另一部分，或有一个物体转移到另一个物体。而带电体的运动是物体整体运动，自由电荷相对于带电体从微观看，自由电荷对带电体的原子或分子并没有发生相对运动，宏观上看带电体的电荷既没转移也没从新分布。磁分子模型指电子绕原子核高速旋转，自由电子发生相对运动的是原子核。假如物体得到了电子而带负电，若能让这些多余的电子绕球高速转动而球不动，才能产生磁场。

水泥收音机

概念没对，你转动金属球，并不证明金属球中的电荷一起转动。

金属球是一个导体，电荷在金属球中移动时阻力很小，转动金属球时电荷不一定会一起转动，同时一但电荷速度不为0，则会受到洛伦兹力。就好比一个摩擦力趋于0的轴承，当你转动外圈时，由于摩擦力太小，内圈基本上没转，但内圈一但动则会受风阻力，如果摩擦系数很小，且风阻系数很大时，达到平衡状态后内圈转得很慢，几乎看不出来在转。

量子隧道

changwanren 发表于 2018-9-16 20:14
我的理解是高速旋转的带电体，既没有电流也不会产生磁场。带电和导电是两回事，宏观和微观是两回事。带电体 ...

你说的不对。电流是电荷的定向移动。带电体动起来，上边的电荷必然跟着动起来。必然产生电流。而且，也必然产生磁场。
只是，在工程上，有更经济的制造电流的手段（用电池的化学力或磁场的洛伦兹力驱动导体上的电荷动）。但楼主说的转动带电体可以产生电流的说法毫无疑问是对的。

大孔景元

扯的太远了，一个金属球，是导电的金属球，不管带什么电，每一块表面电压电势都是相同的，转与不转没有区别
电流是从高到低的，没有势差就没有电流