中学物理电磁学重点与难点问题研究
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中学物理电磁学重点与难点问题研究
中文摘要：从中学物理的几大经典问题出发，浅谈相关的物理理论模型，由此解析高中物理的基本特点，由电磁感应导轨形象，洛伦兹力与安培力做功问题，带点粒子在电磁场的做功问题，磁感应强度的定义，感应电机的原理等知识点出发，归纳解析物理的方法，得到自己对于经典物理学的一些观点与看法与理解。
关键词：导轨形象 做功问题 感应电机
磁感应强度
Abstract: Chinese starting from the problem of a few classical physics, physics theory model, the basic characteristics of high school physics, by electromagnetic induction guide image, Lorenz force and Ampere force, with some particles in the acting electromagnetic problems, the magnetic induction intensity of the definition, the principle of induction motor knowledge point, method of inductive analysis physical, get yourself to the classical physics of some views and understanding.
Keywords: Rail image work problems of induction motor magnetic induction intensity
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中学物理电磁学重点与难点问题研究
目录
中文摘要…………………………………………………………….…1 英文摘要……………………………………………………………….1 目录…………………………………………………………………….2 第一章 绪论
1.1 相关课题背景……………………………………………. ………3 1.2 研究的意图与目的…………………………………………..……4 第二章：电磁感应现象中的导轨问题
2.1 电磁学基本概念……………………………………….………….5 2.2 电磁感应现象中的两类导轨问题………………..………………6
2. 2.1 第一类导轨问题………………………………………..……….6 2. 2. 2 第二类导轨问题………………………………………………. 6
第三章：洛伦磁力与安培力做功问题
3.1 相关基本概念…………………………………………………….8 3.2 洛伦磁力与安培力做功问题……………………………..………8
3.2.1 洛伦兹力与安培力做功探讨…………………………….……9
第四章 带电粒子在电磁场中的运动
4.1相关的概念……………………………………………….…..…10
4.1.1 电磁场中力做功总结…………………………………….…11 4.2.2．带电粒子在匀强电场和匀强磁场中运动情况比较…….…12 4.3.3．带电粒子在复合场中的两类运动情况………………………12
第五章：磁感应强度的定义方法问题
5.1 磁感应强度的定义方法问题……………………………………13 第六章 静电感应器电机的起电原理
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中学物理电磁学重点与难点问题研究
6.1 感应起电机结构………………………………………..……13
6.1.1 感应起电机基本结构………………………………………14
6.2、感应起电机的工作原理…………………….………………15
6.2.1 感应起电机的放电原理………………………….…………15
总结………………………………………………….………………17 参考文献…………………………………………….………..…….18
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第一章绪论
1.1 相关课背景
社会在发展，文明社会横空而出，而物理学则是成为了一门关于自然界中最具有影响力的基本形态的学科，也是一切科学的基础，物理课是工科专业的一门重要的基础理论课，对学生的知识结构形式、智能训练和能力培养等一些方面都起了重要的作用和奠基石，因此，为了帮助学生更好地掌握这门学科，因此我们将以一些高中物理模型为例，研究其方法，从而有利于学习物理。
从内容上看，中学物理共分五大部分：力学、热学、光学、电磁学，运动学。中学物理主要研究的是利用数学公式来计算一些特殊情况，如在力学部分中，对于特殊运动学的研究，在高中物理主要研究匀速或匀变速的直线运动和曲线运动，而动力学中所涉及的功是恒力的功，所研究的对象是质点。
在高中物理中,研究的运动是匀速的运动，功是恒力做的功，研究的对象是质点，而不是质点系，对于概念、定理的阐述都在高中的基础上，而在热学部分中，高中物理最大的不同是研究的广度大了，从微观的角度解释了热学中的宏观量，更能体现热学与力学的联系。
电磁学部分，高中物理从基本的概念和定理、定律的理解相对来说要容易一些，在学习中，由于学生在高中时所形成的思维定式，所以往往用高中时所用的方法来解决他们所遇到的问题，这是大多数学生容易犯错误的地方，也是数学与物理结合的难点。
在物理中，实验是理论的基础，理论的正确与否要接受实验的检验，而理论对实验又有重要的指导作用，二者的结合推动物理学向前发展。通过学习物理学，能够使我形成正确的世界观。
科学理论的形成过程离不开科学思想的指导和科学方法的应用，物理学正确的科学思维和科学方法是在人的认识途径上实现从现象到本质，从偶然性到必然性，从未知到已知的桥梁。这样的科学方法能够使我在学习过程中打开学科大门的钥匙，在工作中便有了科技创新的锐利条件，生活离不开物质,离不开运动,从而也离不开物理，研究物理，将是科学发展的奠基石。
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1.2 研究的意图与目的
据了解，我们的世界是由数不胜数的物质组成，而这些物质总是处于不停的运动，而物质的运动形式多种多样，它们既有共同的普遍规律，又各自独特的规律；对于各种不同的物质运动形式的研究，从而就形成了自然科学的各个分科，而物理学是研究物质运动最基本最普遍的形式，因而物理学所研究的规律具有极大的普遍性，可以认为，物理学是除数学以外，一切自然科学的基础，同时也是当代工程技术的重大支柱，物理学的发展是推动整个自然科学发展的一个最重要的动力。
高中物理教学大纲已经明确规定了学习中学物理的目的，但现实中大多数的中学生学习物理的目的是为了在高考中取得好成绩,考入理想的目标明确，所以大多数中学生学习比较刻苦、自觉，有学习的动力。同样，虽然物理教学大纲已经明确规定了学习物理的目的，但现实情形是，许多学生学习目的还是不明确。
而今天，我们就从高中物理与物理的异同点出发，从高中物理与物理的基本概念，基本理论，去找出两者之间的“挬点”，从而得到独有的认识体系，从高中教材上的一些基本知识点出发，研究物质在高中物理中的状态，又从物理的角度，去延伸这些知识点，而物理，是建立在数学的公式上研究的，因此，本文为一些在学习物理找不到方向的人，作一寻路灯塔。
本文在研究“电磁感应现象中的导轨问题，洛伦磁力与安培力做功问题，带电粒子在电磁场中的运动，带电粒子在电磁场中的运动，磁感应强度的定义方法问题，静电感应器电机的起电原理”等问题，以数学为主导工具，探究物体的属性，寻找物理各知识点之间的不同与联系，从而得到分析物理的一些基本方法。
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第一章：电磁感应现象中的导轨问题
1.1 电磁学的基本概念
1．两种电荷
自然界只存在两种电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒上带的电荷叫做负电荷。 2．电场与电场强度（E）
电场是物质的一种特殊形态，它存在于电荷的周围空间，电 荷间的相互作用通过电场发生。
公式法定量描述；定义式为
EFQ
匀强电场的场强为 3．电势能
EUd。
电势能是电荷在电场中具有的势能。 4．磁通量(Φ）
为了研究穿过某一个面上的磁场，定义磁通量Φ=Bscosθ 5．电磁感应
电磁感应是指利用磁场产生电流的现象，所产生的电动势叫感应电动势，所产生的电流叫感应电流。
6.电磁感应定律
内容简介：若闭合电路为一个n匝的线圈，则又可表示为：式中n为线圈匝数 ,ΔΦ为磁通量变化量，单位W b ，Δ t为发生变化所用时间 ,单位为s. ε为
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产生的感应电动势，单位为V. 注： 相关计算公式
Ent（普适公式） 其中：E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:
磁通量的变化率 2 EBLVsina (切割磁感线运动)
BLV中的v和L不可以和磁感线平行，但可以不和磁感线垂直
其中sina为v或L与磁感线的夹角。 ｛L:有效长度(m)｝
注：E
2.2 电磁感应现象中的两类导轨问题
2.2.1 第一类导轨问题
此类问题大致简述为，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道之间用电阻R连接，其中有一个质量为m，电阻为r的导体棒静止地与两轨道垂直，其中轨道的电阻忽略不计，这个平行装置处于磁感应强度B的匀强磁场中，而磁场方向垂直轨道平面上，现用水平恒力F沿轨道方向拉导体棒，使导体棒从某一位置改变自己的运动状态，其中要求所求导体棒的最大速度与分析导体棒的运动情况。
其装置如图所示：
这类问题还可以通过变式，其变式为，将原光滑轨道与水平面成a角
度放置，将导体棒放置在轨道上，并给之一个初速度，让其向上运动，求最终速
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度问题，此装置如图所示。
总结：虽然看上去是不同的两个装置，不过其解法大致相同。
[例1] 光滑的U型金属导轨宽度为d，导轨平面与水平面夹角为θ，底端
接一只阻值为R的电阻（如图1所示），放在垂直导轨平面向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，一根质量为m的金属杆从图中a b位置滑下时，先作加速运动，再作匀速运动，然后到达底端，现用沿轨道平面垂直于杆的恒力F将金属杆从底端无初速推过距离S到达a b位置，立即撤去此恒力。假如金属杆运动时始终与导轨垂直，不计其余部分电阻，问金属杆从开始上推到滑回底端的全过程中，在回路里产生的电能是多少？
[解析] 金属杆下滑时，由于切割磁感应线在回路里产生感应电流，金属杆便受磁场力的作用。此外，金属杆还受到重力和导轨对它的支持力（见图2）。当F较小时，杆作加速运动，随着V增大，ε也增大，I也增大，从而F磁也增大，当
Fmgsin时，金属杆便作匀速运动，此时杆有最大速度V。
据
Fmgsin得
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则
现用外力F推金属杆到a b位置，撤消F后，金属杆可能继续上滑一定高度再回滑经过a b位置，继续下滑到底端，在底端处的速度当为Vm，对金属杆从起动到回至底端的全过程用动能定理：
得：
而磁场力做功的数值便是转化成电能的数值，故题中要求的电能
2.2.2 第二类导轨问题
在一个足够大的匀强磁场中，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应为B，两根导体棒的质量已知，导体棒的电阻也知道，其中一根导体棒固定，而给另一根导体棒一个初速度。该类问题在中，主要让我们研究的是，两条导轨的运动情况，导体棒的最终速度，产生的焦耳热，以及电场力做功问题。
其导体装置如图：
分析这类问题，其步骤大致如下：
（1）由两根导体棒的速度V1，V2，利用公式E=BLV得到电场强度E的值，
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不过此时的电场强度是通过两棒之间各自产生的电场强度相加或者相减所得，而相加与相减，取决于感应电流的方向。
(2)抓住装置的稳定状态，来研究装置内，导体的运动情况，不过分析的临界问题是感应电流恒定或者为0，从而可以得到导体的运动情况。 （3）涉及能量，功等问题，一般利用功能关系求解，最为简便。
例2、如图3所示，abcde和a′b′c′d′e′为两平行的光滑导轨，其中abcd 和a′b′c′d′部分为处于水平面内的直轨，ab、 a′b′的间距为cd、c′d′间距的2倍，de、 d′e′部分为与直轨相切的半径均为k的半圆形轨道，且处于竖直平面内，直轨部分处于竖直向上的匀强磁场中，弯轨部分处于匀强磁场外，在靠近aa′和cc′处放有两根金属棒MN、PQ，质量分别为2m和m，为使棒PQ能沿导轨运动而通过半圆形轨道的最高点ee′，在初始位置必须至少给棒MN以多大的冲量？（设两段水平轨均足够长，PQ出磁场时，MN仍在宽轨道上运动）。
解析：若棒PQ刚能通过半圆形轨道的最高点ee′，则由其在最高点时的速度为
。
可得
棒PQ在半圆形轨道上运动时机械能守恒，设其在dd′时速度为Vd，由
可得：。
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两棒在直轨上运动的开始阶段，由于回路中存在感应电流，受安培力作用，棒MN速度减小，棒PQ速度增大，当棒MN的速度V1和棒PQ的速度V2达到时，回路中的磁通量不再变化而无感应电流，两者便作匀速运动，因而
，。
在有感应电流存在时的每一瞬间，由F＝ILB及MN为PQ长度的2倍可知，棒MN和PQ所受安培力F1和F2有关系F1=2F2，从而，在回路中存在感应电流的时间t内，有
。
设棒MN的初速度为V0，在时间t内分别对两棒用动量定理，有
将以上两式相除，考虑到，并将V1、V2的表达式代入，可得
从而，至少应给棒MN的冲量
第三章：洛伦磁力与安培力做功问题
3.1 相关基本概念
1 安培力的定义：磁场对电流的作用力通常称为安培力,通电导线在磁场中受到的作用力,电流为I、长为L的直导线,在匀强磁场B中受到的安培力大小为：
FILBsin。
其中(I，B)为电流方向与磁场方向间的夹角,安培力的方向由左手定则判定
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2 安培力的实质
安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦磁力的合力,安培力的方向可用左手定则来判定。 3 安培力公式
当通电直导线与磁场方向垂直时，安培力最大，此时安培力F=BIL，当通电直导线与磁场方向不垂直时，安培力F为：
FILBsin
4.洛伦磁力
运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力 5 洛伦磁力公式
安培力是洛伦兹力的宏观表现，故从安培力大小公式，可以反推得洛伦兹力公式为 ：
FBqV
注： 洛伦兹力方向总与运动方向垂直，洛伦兹力永远不做功，洛伦兹力不改变运动电荷的速率和动能，只能改变电荷的运动方向使之偏转 ，洛伦兹力的方向一定既垂直于电荷运动的方向，也垂直于磁场方向。由于洛伦兹力的方向与速度的方向垂直，所以洛伦兹力的瞬时功率P＝fvcos90°＝0，即洛伦兹力永远不做功。
3.2 洛伦磁力与安培力做功问题
3.2.1 洛伦兹力与安培力做功探讨
假设磁场中的导线受安培力的作用水平移动，其中导线中的电子也在沿导线运动，根据运动学的理论，由运动学的合成与分解，电子的运动轨迹不是水平，而是有一定角度，洛仑兹力垂直于电子运动轨迹的，所以洛仑兹力一定是斜着的，将洛仑兹力分解为垂直于导线方向和沿导线方向。垂直于导线方向的洛仑兹力分
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力做正功，沿导线方向的分力做负功，正功等于负功，这样洛仑兹力的总功为0。 即有安培力对导线做功，洛仑兹力不做功的这一理论。
在一磁场中，导体受到安培力的作用，运动状态发生了改变，当其以v的速度运动到另一个位置，在这一段位移中，导体作切割磁感线运动，从而产生了一个纵向电场，导体中的正电荷没有纵向运动，所以电荷受了一个瞬间的洛伦兹力f与电场力f2，电场力分解为纵向与横向，不过纵向的电场力f2不做功，导体中的正电荷所受横向的电场力做正功，但是自由既有横向位移与纵向位移，也受到横向洛伦兹力f d和纵向洛伦兹力fm,这两个力的合力与横纵速度的合速度又垂直，又受到一个纵向的电场力f1。f对电子做负功，f1对电子做正功，，又因为f=f d ，fl=fm，即做的总功为零，即安培力通过导体做功的微观本质是横向电场对正电荷的电场力的宏观变形，不过这一表现必须依靠洛伦兹力实现，两者之间联系甚密，解题时必须认真分析其性质，才能将难题化易，正确地求出解值。
第四章 带电粒子在电磁场中的运动
4.1相关的概念
4.1.1 电磁场中力做功总结
带电粒子在电磁场中运动的问题，其本质都可以从力做功的特点出发，去研究带电粒子在电磁场中的运动状态，首先在电磁场中，在无特定的指导下，此物理模型中常见的有三种力在做功，第一就是重力G，而重力的大小为mg，它的方向总是竖直向下，此力做功与路径无关，做功的多少，除与带电粒子的质量有关之外，还与始、末位置的高度差有关，第二就是电场力F，其中电场力的大小为E q，它的方向与电场强度E的方向，以及与带电粒子的性质都有关系，电场力做功也与路径无关，它做功的多少除与带电粒子的电量有关外，也与始、末位置的电势差有关，第三就是洛伦磁力f，洛伦兹力的大小跟粒子的速度与磁场方向的夹角有关，当带电粒子的速度与磁场方向平行时，f= 0，当带电粒子的速度与磁场方向垂直时，f= qvB，其方向垂直于速度v与磁感应强度B所决定的平面，与带电粒子的性质有关，其方向可用左手定则判断，但是无论带电粒子做什
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么运动，洛伦磁力永不做功。
4.2.2．带电粒子在匀强电场和匀强磁场中运动情况比较
(1) 在匀强电场中，带点粒子的速度v0与E平行，带点粒子做匀变速直线运动。 当带点粒子的速度v0与电场强度E垂直的时候，带点粒子做类平抛运动，其偏转距离 dqUl222dmv0，偏转角度 tanqUl2dmv0；
（2）在匀强磁场中，带点粒子 v0与磁场强度B平行的时候，带点粒子做匀速直线运动，此时f =0，当带点粒子的速度v0与磁场强度B垂直之时，带点粒子做匀速圆周运动，其作匀速圆周运动的圆轨道半半径rmv0Bq，圆周运动周期
T
2mBq。
4. 3. 3．带电粒子在复合场中的两类运动情况
带电粒子在电磁场中的运动情况大致分为两类。
第一类就是，带点粒子做匀速直线运动，带点粒子所经历的场的类型是匀强电场与重力场平行，或者是匀强电场与匀强磁场正交，匀强磁场与重力场正交，匀强磁场与重力场正交，匀强电场、磁场与重力场共存，带点粒子才能做匀速直线运动，在运动过程中，带点粒子受力的情况为，电场力与重力平衡，电场力与洛伦兹力平衡，其中带电粒子的重力不计，所受的洛伦兹力与重力平衡，如果重力存在，则是电场力、洛伦兹力与重力三力平衡，带点粒子才做匀速直线运动。
第二类情况则是，带点粒子在场中作匀速圆周运动，带点粒子所受的场，只有点电荷电场，其中洛伦兹力提供带点粒子所受的向心力。
注，在电磁场问题中，微观带电粒子的重力在两种情况下不要考虑。
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（1）题目明确指出重力忽略不计或可以不考虑的； （2）题目未明确指出，但重力远小于其他力的。 总结：处理带电粒子在电磁场中运动的三个基本观点 （1）动力学观点：利用牛顿运动定律和运动学公式； （2）动量观点：利用动量定理和动量守恒定律； （3）能量观点：利用动能定理和能量守恒定律。
解此类综合题的关键是明确带点粒子的受力情况，并能正确地画出粒子所受的力及其运动情况示意图，而后灵活运用上述观点，列出公式求解。
【题型一】 一束电子流在经U＝5000 V的加速电压加速后，在距两极板等距
处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d=1.0 cm，板长l=5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压?
［解析］在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏距就越大.当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压.
加速过程，由动能定理得eU12mv0 ① 2进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动 l=v0t ②
在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度
FeU③ amdm
偏距y12④ at2
能飞出的条件为 y≤
d ⑤ 22Ud225000(1.0102)22
解①～⑤式得U′≤2 V=4.0×10 V 22l(5.010)即要使电子能飞出，所加电压最大为400 V.
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【题型二】真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B
= 0.60T。
磁场内有一块足够大的平面感光平板a b，板面与磁场方向平行。在距ab的距离为l = 10cm 处，有一个点状的α放射源S，它仅在纸平面内向各个方向均匀地发射α粒子。设放射源每 秒发射n = 3.0×104个α粒子，每个α粒子的速度都是v = 6.0×106m/s。已知α粒子的电荷与
q5.0107质量之比mC/kg。求每分钟有多少个α粒子打中a b感光平板？
［解析］α粒子磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，用R表示轨道半径，有
mvmv2RqvBqB， R = 20cm ， R ， 由此得
因朝不同方向发射的α粒子的圆轨迹都过S，由此可知，某一圆轨迹以O圆心在图中N的左端与ab相切于P1点，由此O点为能打到感光平板上的α粒子圆轨迹圆心左侧最低位置，设此时α粒子从S射出的方向与SN的夹角为θ， 由几何关系可得
sin(Rl)/R1/2， θ = 30° ， 同理O′为圆心在图中N
的右侧与a b相切于P2点，则此O′点为能打到感光平板上的α
粒子圆轨迹圆心右侧最低位置，设此时α粒子从S射出的方向与SN的夹角为θ′， 由上图几何关系可得θ′= 30°， 分析可知∠c S d = 120°方向的α粒子不能打到a b感光平板上，则
6x(60n)2/31.210每分钟能打到a b感光平板上的α粒子数为：个。
总结：解决带点粒子在电磁场中运动这类问题，需要注意，分析带电粒子的受力特点，确定运动规律是关键。在处理圆周运动问题时常常涉及到轨迹半径和时间的确定，要善于运用几何关系，解决带点粒子在复合场中运动情况，首先要将受力分析和运动分析要相结合，考虑粒子的电性、重力是否考虑要进行考查，粒子作直线、曲线、圆周运动的条件要清楚之后，有助于解题。
第五章：磁感应强度的定义方法问题
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5.1 磁感应强度的定义方法问题
在物理学中，磁感应强度的定义是采用了比值的方法来定义，即是利用电场和磁场的相关基本性质，找到了一个与试探电荷的量，此量又与在磁场中的位置密切相关，因此可用此量来描述磁场的强弱。
具体来说，电场强度的定义与磁感应强度的定义差不多都是利用比值定义，虽然两者定义性质相同，但是它们之间也有着一定的区别，其中，在电场中，电场对放入其中的电荷有力的作用，因此，同样也可以用一个试探电荷来研究电场的强弱。
磁场强度的定义，是根据磁场的基本性质所得，在磁场中，磁场的性质是对放入其中的磁极或导体电流有力的作用，在选择试探作用的物体来探究磁场的性质定义时，在高中的课本里面，选择的是电流元。为什么不选择磁极呢！其实，如果我们试着去理解学者们的的做法，就会知道，要想定量的研究磁场，用磁极所受到的力是不行的，因为我们还没有定量描述磁极的物理量。选用电流元就相对方便得多，它只不过是电流强度与长度的乘积，可以很方便的进行运算。
对于研究电场强度的性质来说，一般有两个选择，第一个选择是规定与正电荷的受力方向相关，第二个选择是规定与负电荷的受力方向相关，其中选择的正电荷的受力方向为电场强度的方向，而研究磁感应强度的定义，在研究的过程中，对于磁感应强度的方向，一般都很自然地想到用电流元在磁场中所受的安培力的方向来表示磁感应强度的方向。
在磁感应强度的定义中，安培力的方向与导线的放置方式有着密切的关系。若借安培力的方向来规定磁感应强度的方向，将不能得到的结果不唯一，分之，如果采用在磁场中的磁极的受力方向来确定磁感应强度的方向却是异常简便。
总而言之，磁感应强度的定义中，一方面定义的磁感应强度大小由于定量运算的需要选择了电流元进行磁场的试探，另一方向由于安培力方向的不确定性以及磁极受力方向的确定性选择了小磁针北极的受力方向作为磁感应强度的方向，最终以比值式子的形式得到定义。
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第六章：静电感应器电机的起电原理
6.1
感应起电机结构
6.1.1感应起电机基本结构
感应起电机的基本结构为：正面电刷，反面电刷，铝片，有机玻璃片，受动轮，悬空电刷，驱动轮，摇柄，旋转盘。
感应起电机由两块圆形有机
玻璃叠在一起组成，中有空隙，每块向外的表面上都贴有铝片，铝片以圆心为中心对称分布。由于两盘分别与两个受动轮固定，并依靠皮带与驱动轮相连，由于两根皮带中有一根中间有交叉，因此转动驱动轮时两盘转向相反。盘转向为：正面顺时针，反面逆时针。两盘上各有一过圆心的固定电刷，两电刷呈９０度夹角，电刷两端的铜丝与铝片密切接触，这样在盘旋转时铜丝铝片可以摩擦起电，悬空电刷由金属杆与莱顿瓶相连。
二、感应起电机的工作原理
6.2.2 感应起电机的放电原理
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在静电序列中，铝排在铜之前，所以在圆盘转动时铝片与电刷上的铜丝摩擦而带上正电荷，铜丝带负电荷。假设刚摩擦时金属铝片S1带电量为Q1，与其在同一直径上的铝片S2带电量为Q2,Q1与Q2有大小之分。
当圆盘转过90°时，S1与反面电刷Bˊ相对，此时S2ˊ、S1ˊ分别与S1、S2相对。假设Q1＞Q2，由于S1ˊ与S2ˊ之间有电刷连接，会引起自由电子移动，使得S1ˊ带正电荷，S2ˊ带负电荷。
当圆盘再转过45°时，S1、S2分别顺时针转至与电极相接的悬空电刷E2、E1处，并在该处放电使E1、E2带正电荷，这些正电荷又被积聚在莱顿瓶C1、C2中。
当圆盘再转过45°即S1转到与正面电刷B相对应时， S1与S1ˊ相对，S2与S2ˊ相对，刚经过放电的S1与S2恰好不再带有电荷。S2ˊ带负电使得S2感应带正电，又由于与金属刷上铜丝摩擦也使它带正电，在二者共同作用下S2带上了正电荷；对于S1来说,S1ˊ上的正电荷使其感应带负电荷，由于金属刷的连接作用，S2所带的正电荷会导致电子移动使S1带负电，这样，虽然有摩擦产生的正电荷也会被以上两种作用所产生的负电荷抵消，因此S1还是带负电荷。
圆盘再转过45°时，S1ˊ与S2ˊ恰好分别转到悬空电刷E2ˊ与E1ˊ处。带正电的S1ˊ在E2ˊ处放电后不再带电，E2ˊ上的负电荷被中和使E2ˊ带正电，这些正电荷被莱顿瓶C2积聚到放电叉T2的放电小球上；带负电的S2ˊ在E1ˊ处放电后也不再带电，且E1ˊ上的正电荷被中和使E1ˊ带负电，这些负电荷被莱顿瓶C1积聚到放电叉T1的放电小球上。
如果圆盘又转过45°， S1又与S2ˊ相遇，S2与S1ˊ相遇，且此时S1﹑S2与反面电刷Bˊ相对，S1ˊ﹑S2ˊ分别在E2、E1处放电后不再带电。此时的电荷变化相似, 因此与S1相对的S2ˊ带正电荷, 与S2相对的S1ˊ带负电荷。
当圆盘再转过45°，此时S1﹑S2恰好分别转到悬空电刷E1﹑E2处。S1在E1处放电使得负电荷被积聚到放电叉T1的放电小球上，S2在，E2处放电使得正电荷被积聚到放电叉T2的放电小球上。之后转动摇柄，电荷的变化情况将重复过以上形式，由于两盘的逆向旋转，转至与电极相接的悬空电刷E2、E2ˊ处的金属片将全部带正电，转至与电极相接的悬空电刷E1、E1ˊ处的金属片将全
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部带负电。莱顿瓶C2感应到放电小球T2上的正电荷会越来越多，而被莱顿瓶C1感应到放电小球T1上的负电荷也会越来越多，当小球聚集一定电荷时，就会产生放电现象。在莱顿瓶盖内放电叉与悬空电刷之间的空气也会被电离，使放电叉与悬空电刷在短时间内相当于一个导体,将事先聚集在莱顿瓶中的电荷大部分中和之后，再一次重复上述过程。
但是，起电机并不是从一开始就可以放电的，因为空气被击穿需要一定的电压，这就需要积聚一定的电荷，而放电叉T1、T2上电荷的积累需要一定时间，所以当起电机长时间不用后要摇动摇柄一定时间后T1、T2间的电压才能达到击穿电压而产生放电现象。
第七章 总结
在物理学中，分析一个经典模型，必须要明确其模型的原理，明确其模
型的组成，才有利于分析其性质，在电磁导轨问题上，我们应该先明确导轨的受力情况，以及导轨之间的功能关系，例如解决第一类导轨问题，步骤如下：解决以上问题，大致步骤如下：
（1）求出该装置中的电场强度E与电流I。
（2）由第一步中得出的E与I，求出导体棒所受的电场力F。
（3）最终得到力F恒定，导体棒做匀速直线运动，由牛二律求出加速度 a。
（4）由运动学公式求出达到匀速时的最大速度。 第二类导轨问题，其步骤大致如下：
（1）由两根导体棒的速度V1，V2，利用公式E=BLV得到电场强度E的值，不过此时的电场强度是通过两棒之间各自产生的电场强度相加或者相减所得，而相加与相减，取决于感应电流的方向。
(2)抓住装置的稳定状态，来研究装置内，导体的运动情况，不过分析的临界问题是感应电流恒定或者为0，从而可以得到导体的运动情况。 （3）涉及能量，功等问题，一般利用功能关系求解，最为简便。
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洛仑兹力是安培力的微观表达，安培力是洛伦兹力的微观体现，洛伦兹力的公式内容是由微观电流的表达式
Inqsv，推导而来，换一角度而言，安
培力是导线中洛伦兹力的总和，洛仑兹力对电荷不做功，但是安培力对导线可以做功，为什么洛伦兹力不做功而它的微观合力安培力做功，是因为洛仑兹力对电荷不做功，但是并不代表洛仑兹力的分力对运动电荷不做功的表现，从而说洛伦兹力不做功是不全面的。
而带电粒子在电磁场中的运动情况大致分为两大类，第一类就是，带点粒子做匀速直线运动，带点粒子所经历的场的类型是匀强电场与重力场平行，或者是匀强电场与匀强磁场正交，匀强磁场与重力场正交，匀强磁场与重力场正交，匀强电场、磁场与重力场共存，带点粒子才能做匀速直线运动，而第二类情况则是，带点粒子在场中作匀速圆周运动，带点粒子所受的场，只有点电荷电场，其中洛伦兹力提供带点粒子所受的向心力。
从本文中，我们已经理解了几类物理问题，从这些物理问题中，我们明白了一个道理，那就是在解决经典物理模型的问题时，首先我们应该明确该模型的特点，模型的大致组成，以及它们的变式，在熟悉这些物理模型的前提下，才能快，准，对地解决问题，才能将这些知识运用于生活。
致谢：非常感谢老师于百忙之中，在我大学的最后学习阶段，给了我毕业设计
很大的帮助，你们放弃了自己的休息时间，你们的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向你们表示我诚挚的谢意，祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！
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: (1) 郭奕玲，沈慧君：物理学史：清华大学出版社 (2) 陶丹.科学物理方法.武汉:湖北教育出版社.
(3) E.M.拍塞尔.电磁学.北京:科学出版社
(4) 费曼等.费曼物理学讲义, 第二卷.上海:上海科 技出版社.1981 (5) 普通物理学（第六版），程守洙 讲之永 高等教育出版社
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参考文献
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