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乐邦电器论对称性在电磁学中的应用

时间:2013年07月29日信息来源:互联网 点击:

导读:对称性是我们日常生活中很多物体具有的特性,这些物体因其具有对称性而呈现出艺术上的美感,例如雪花的六角对称、五角星的左右对称等,我国在房屋建筑上历来十分重视对称性。

在物理研究中,对称性同样存在,目前,对称性已成为现代物理学的重要概念,是现代物理学的重要组成部分,从某种意义上说,对称性已成为物理学家探讨物理定律的指导性原则。例如在力学中,基于对称性成立的理论基础,可以推导出能量、动量等三大守恒定律。而在电磁学中,对称性原理同样占据着十分重要的位置。

一、对称性原理的基本理论

( 一) 对称性原理的概念。通常,我们日常生活中所说的对称,是用来描述物体或一个系统各部分之间比例适当、平衡、协调一致的状态,这种状态使物体产生一种简单性和美感,这种对称性在艺术学、建筑学等领域中接触到的较多。另外一种比较广泛提到对称性的则是几何上或数学上的概念,德国数学家魏尔对数学意义上的对称性作出了严格的定义,他指出,对于一个系统而言,对其进行某种操作,如果该种操作使得其从一种状态转变为另外一种和其相等价的状态,或者这种操作没有改变其固有状态,那么,该系统对于此操作是对称的。作为一种数学上的特性,常见的有球对称、轴对称、平面对称等,这种几何确定性产生的美感同样可以用于日常生活的事物设计中。以上都是指具体事物中的对称性概念,物理学中的对称性则是指具有更深层次、更加抽象的对称。

物理学中的对称性原理可以归纳为: 如果某一现象或系统在某一变换下或进行某种操作的时候未发生改变,我们就说该现象或系统具有这一变换或这种操作所对应的对称性。电磁学理论应用过程中频繁使用的对称操作有镜像反射、标度变化等空间操作,以及时间平移、时间反演等时间操作。

( 二) 对称性原理的内涵。对称性原理最早由皮埃尔·居里提出的,经过数位物理学家的辛勤研究,这一原理衍变至今其内涵如下: 原因中的对称性一定会反映在结果中,即结果中的对称性不少于原因中的对称性; 同样的,结果中的不对称性必在原因中有所反映,即原因中的不对称性不少于结果中的不对称性;假设唯一性是不存在的,原因中的对称性一定反映在所有可能的结果中,即所有可能的结果中的对称性不少于原因中的对称性。

二、对称性原理在电磁学中的具体应用

( 一) 对称性原理可以帮助我们将分析求解电磁场强度的过程简单化,从而获得更为直观的分析结论。一个均匀带电的细圆环,假设其半径为 R、带电为 Q ,求其轴线上某一点的电场强度。解: 设带点细圆圈的中心轴为 x 轴,取微元电荷 dq= λdl准。

总之,由于电本身看不见、模不着,具有潜在的危险性,只有掌握了用电的基本规律,懂得了用电的基本常识,按操作规程办事,才能确保安全用电。希望广大的农民朋友在奔小康的过程中,能够安全用电,促进社会和谐发展。

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