探寻百慕大三角之谜电磁能

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1、探寻百慕大三角之谜——电磁能浙江省金华市第一中学（321015）陶汉斌百慕大三角的各种奇异现象——古怪的旋涡云团和光亮、绿光和磷光、电磁异常，一连串飞机与轮船的失踪，发生这些奇异的现象需要很大的能量，那么这些能量从何而来呢？探寻百慕大三角之谜——电磁能，电磁能很可能是通向大自然更多惊人奇异现象的大门，电磁能将揭开百慕大三角之谜。一．习题中遗忘的电磁能“物质不灭”、“能量守恒”，是最基本的自然科学定律，其精髓在于物质存在形式的转化及其永恒。但是，在利用能的转化与守恒定律解题时，我们又常常把一种无形的能量——电磁能遗忘。下面我们就举两个案例进行分析。【题1】在电容器充

2、电的过程中，电容器储存的电场能为，而在充电过程中电源消耗的能量为，另一半能量到哪里去了呢？析与解：在电容器充电的过程中，储存于电容器中的电场能为。这个结论可用下列积分进行运算：而在充电的整个过程中，电源提供的电压为，充电电路中流过的电量为Q，电源提供的总能量为点评：从上面计算可以看出，电源提供的能是只有一半储存在电容器中，那么另一半能量到哪里去了呢？是不是能量守恒定律在这里不适用呢？其实是我们把电容器充电过程中的电磁能遗忘了，也就是说电容器只储存了电源提供能量的一半，另一半能量是在电容器充放电的过程中以电磁场（电磁能）的形式辐射出去了，因为在充电的过程中变化的电场

3、与变化的磁场产生电磁场，从中辐射一定的电磁能。【题2】如右图所示，金属导轨宽0.4m，均匀变化的磁场，垂直穿过平面，方向如图甲，磁感应强度的变化规律如图乙，金属棒ab的电阻为1Ω，从t=0开始棒在水平力的作用下从导轨最左端以v=1m/s的速度向右匀速运动，其他电阻不计。求：(1)1s末外力的瞬时功率(2)1s末克服安培力的功率(3)1s末的电功率析与解：(1)设由于回路磁通量发生变化产生的电动势为E1，由于导体切割磁感线运动产生的电动势为E2，则1s末回路的电动势5由于导体棒作匀速直线运动，外力与安培力始终相等因此，1s末外力的瞬时功率为(2)外力与安培力始终相等

4、，1s末克服安培力的功率为(3)因为克服安培力的功率等于转化成的电能，因此1s末的电功率为点评：在上述过程中（1）、（2）的解法没有问题，但（3）中的解法其实是错误的！因为在这种情况下克服安培力的功率并不等于转化成的电功率。如果我们按照电功率的定义，运用闭合电路欧姆定律，1s末的电功率应该为因此，1s末的电功率应该是，而克服安培力做的功（即外力做的功）为。电功率大于外力的功率，也就是说多了的能量，可是能量又是守恒的，那么多出来的电能又是从哪里来的呢？难道能量守恒定律在这里不适用吗？其实在整个能量分析的过程中，我们又是把参与转化的能量——电磁能遗忘了。在这个题目中，

5、如果磁场B恒定，导体棒运动，克服安培力做了功，其它形式的能转化为电能，克服安培力做了多少功就有多少其它形式的能转化为电能。但是，如果ab导轨固定在某个位置不动，而通过线圈的磁感应强度B随时间t发生变化时，回路中也会产生感应电流，安培力没有作功，外力也没有作功，但这个过程中的确“无中生有”产生了电能！其实这个电能就是由电磁能转化过来的，这个过程的本质是变化的磁场产生旋涡电场，是电磁能的转化。而这个题目的情景中，磁场B在变化，导体棒也在运动，这个过程中产生的电能一部分来自克服安培力作的功（），另一部分来自变化的电磁场中参与转化的电磁能（）。二、模拟百慕情景——哈奇森效

6、应1．物体飞了起来？哈奇森是加拿大的一个业余物理爱好者，他喜欢做一些奇怪的科学实验，他的家里摆满了实验用品。他可能与很多奇思妙想的科幻电影主角相似，唯一的不同是：他这个人物并不是虚构的，他的实验是真实可靠的。　　1979年的一天，哈奇森正在研究泰斯拉纵波(泰斯拉是无线电之父)。由于实验场地有限，那些用来发射电磁场和波的设备，比如线圈、高频发生器等等，只能勉强塞入到一个小屋子里。哈奇森把所有机器都打开，然后安静地等待着他的实验结果。　　5故事就这样开始了：哈奇森突然感到有个东西落在肩膀上，他斜眼一看，是块金属片，他也没怎么在意，把那金属片扔了回去，它却又飞了过来，打

7、在他身上！这时哈奇森再观察屋里的其它动静——他简直不敢相信自己的眼睛：放在地上的一根大铁棒竟然飞了起来，在空中悬浮了一秒钟，然后“砰”的一声，又摔到了地上！　　2．发生了什么？　　为了搞清楚真相，哈奇森一次次地重复他的实验，又有令人惊骇的现象发生。比如：物体持续飘浮起来，像木头、塑料、泡沫塑料、铜、锌，它们会在空中盘旋，来回穿梭，形成旋涡并且不断升起，甚至有些物体会以惊人的速度自动抛出，撞击到人身上。但这样的魔幻效应并不是时时都发生的，有时需要静静地等上好几天的时间才能看到一次，而在大多数时间里，没有任何异常状况发生。后来，通过对仪器不断地变换位置，比如光谱分析器

8、、磁力计、