画一个闭合曲面,里面放一个正电荷,数电场线净穿出几条,再把电荷挪出去重数。
第 1 页 · 正面(题目)
1高斯定律:给电场算「通量」
2静电平衡与法拉第笼
观察微波炉门的金属网,查一查微波波长约 12 厘米,想想网眼为什么要远小于它。
3电容器:储存电能的「水库」
找一找家里哪些电器里可能有大电容(闪光灯、老式电视机、微波炉),说说它们用电容干什么。
4电介质与击穿:绝缘体为什么不导电
下次雷雨时数「闪电到雷声的秒数」,乘 340 米估算距离(在安全室内做)。
5安培环路定律:电流怎样绕出磁场
做奥斯特实验:导线拉直放在指南针上方,通一下电(几秒即断),看磁针偏转方向。
6涡流与趋肤效应:感应的「暗面」与应用
让强磁铁从竖直的铜管或铝管中落下,和自由落体比一比快慢。
7电磁振荡与交流电
用手机慢动作模式拍一盏台灯,看能不能拍到明暗条纹,并解释原因。
8电磁场的能量:电线不「运」能量
画出一段导线,标出电场、磁场和能量流的方向,向家长讲一遍「能量在场里流」。
9经典电磁学的边界:从这里走向现代物理
查一查「两朵乌云」这个说法,向家长讲讲它指哪两个问题。
第 1 页 · 背面(答案)
参考答案(家长):网眼远小于波长时电磁波穿不出去,被关在炉内;光波长短得多能透过,所以能看见里面。
参考答案(家长):电荷在里面时净穿出条数固定;挪到外面后电场线有进有出、净条数为零——但曲面上的电场变了。
参考答案(家长):时间差 × 340 米/秒 ≈ 距离,如 3 秒约 1 公里;光速极快可忽略光传播时间。
参考答案(家长):闪光灯慢充快放;微波炉电容配合升压;断电后大电容仍带电,非专业人员不能拆。
参考答案(家长):变慢——磁铁下落使管内磁通变化,涡流按楞次定律阻碍运动,像无形的刹车。
参考答案(家长):用右手定则——拇指指电流方向,四指弯曲方向即磁场方向,磁针 N 极沿磁场指向。
参考答案(家长):电场沿导线方向,磁场环绕导线,能量流沿导线指向负载;高压线的场延伸到远处,所以要远离。
参考答案(家长):市电 50 赫兹使灯光每秒闪烁 100 次,慢动作或卷帘快门能把闪烁拍出来。
参考答案(家长):指迈克尔逊-莫雷实验(引出相对论)和黑体辐射问题(引出量子论)——都来自电磁学与光学的边界。