勻速圓周運動點電荷附近電場的理解

摘要:本文通過對電偶極子模型的分析，從而得出了做勻速圓周運動的點電荷附近的電場特點，并且特別指出遠場、近場的不同特征。同時指出，在中學物理教學中教師掌握普通物理、理論物理等知識。

關鍵詞:勻速圓周運動;運動點電荷;電場

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)3(S)-0037-2

1 問題的提出

在中學物理的教學中經常會碰到一些用中學物理知識不能解決的問題。這些問題可能來自于生活、生產實際，也可能來自于學生在已學知識基礎上的深入思考。對這些問題的回答不一定要求定量，但一定要求準確。因此，教師就需要利用普通物理、理論物理等知識正確分析、討論實際問題。

在教育實習中我們就碰到過如下問題:一帶電粒子電量為Q繞O點作勻速圓周運動的半徑為a， 角速度為ω。問:距O點r 的點電荷q是否受到電場力的作用?(如圖1所示)

在回答以上問題時，有的教師會簡單地表述為:

受到電場力的作用，因為有電磁波的產生。然而，是否果真如此?這就需要運用電動力學的知識進行討論。

2 問題的討論

2.1 電磁波的輻射

關于電磁波的輻射，我們知道，勻速直線運動的帶電粒子不輻射電磁波，加速運動的帶電粒子將輻射電磁波[1]。對上述問題的理解我們可從經典模型——電偶極子模型開始。

2.2 電偶極輻射

幾何長度遠小于波長的線元載有等輻同相交流電，這就是電偶極子模型，如圖2所示。載流線元在P點產生的矢量勢為(以下計算時交流電流表示為I(t)=I0e-iωt)[2，3]: