电势公式推导的解释哥哥姐姐,请解
这种推证方法是错误的。想必不是从正规的教科书上看到的,应该是某些微积分都没有学好的人写的推导过程。
从①到②是通不过的。
首先,最开始的假定就有问题,“将A到无穷远这段距离无限等分最远处距离为r0,A 处为rn,(0,1,2,……n为下标)”,那么r0就是无穷大。 要知道,无穷大不是一个数。一般不直接参与数的运算。(有一门学科叫做“非标准分析”,里面会专门研究无穷大、无穷小)。从rn到无穷大分成n段(n总是一个自然数吧),不论n有多大,各段间的距离不会太小,而且至少有一段长度无穷大。 即便n取为无穷大,也有问题,也不能保证分成各段距离很小,另外,分成无穷多段之后,①式求和也有问题——需...全部
这种推证方法是错误的。想必不是从正规的教科书上看到的,应该是某些微积分都没有学好的人写的推导过程。
从①到②是通不过的。
首先,最开始的假定就有问题,“将A到无穷远这段距离无限等分最远处距离为r0,A 处为rn,(0,1,2,……n为下标)”,那么r0就是无穷大。
要知道,无穷大不是一个数。一般不直接参与数的运算。(有一门学科叫做“非标准分析”,里面会专门研究无穷大、无穷小)。从rn到无穷大分成n段(n总是一个自然数吧),不论n有多大,各段间的距离不会太小,而且至少有一段长度无穷大。
即便n取为无穷大,也有问题,也不能保证分成各段距离很小,另外,分成无穷多段之后,①式求和也有问题——需要先证明它收敛,而对于不同的分点的取法,其结果是不一样的,或者说,用①式求出来根本就不是电场做的功。
从①到②是在r_k与r_(k-1)非常接近的情况下,r_k^2≈r_k*r_(k-1),当r_k与r_(k-1)非常接近时,从r_k处到r_(k-1)处场强变化非常小,可以近似认为是这么小一段距离电场强度是均匀的,所以,电量为q的电荷从r_k处运动到到r_(k-1)处,电场做功为kQq*(r_(k-1)-r_k)/(r_k)^2≈kQq*(r_(k-1)-r_k)/(r_k*r_(k-1))
如果直接把无穷远处和rn之间分成n段,也无法保证每一段距离都很小(如果每一段都是1米甚至1公里也是可以的),①算出来的结果本身就是错误的,在此基础上的推证当然也是错误的。
从①式无法正确推演到②式。
正确的证法是:
先证明与在与电荷Q相距为a、b的两处(假定这两处与电荷Q位于同一直线上)的电势差为kQ/a-kQ/b,再令b→∞,于是得出,与电荷Q相距为a的地方的电势和无穷远处的电势之差为kQ/a,如果把无穷远处的电势设为0,那么,与电荷Q相距为a的地方的电势为kQ/a。
在证明 “与电荷Q相距为a、b的两处的电势差为kQ/a-kQ/b”的过程中,需要先把a、b之间分成n段,n需要足够大,使得r_k与r_(k-1)非常接近,然后得出电势差的近似表达式为①式,在通过近似计算得到②式,②式之后的推理都是严格的演绎推理,或者说是恒等变形。
当n→∞时,电势差的精确表达式就是①式,而①、②两式左边表达式之差就趋于0,当然认为两者变得严格相等。这里已经有一个对n求极限的过程。
那种推证错误的原因在于把对n求极限与对b求极限交换顺序,学过微积分都应该知道,取两次极限是不能随便交换顺序的(一定要有内闭一致连续的条件才行),否则结果就可能错误。
虽然在经过两次错误的基础上得到的结论与正确结果一致,但是从根本上说,推证的前提条件已经是错误的,并不因结果而改变。
电磁学的经典参考书还是赵凯华的那本(现在好像有新版了),建议读读那一本,不要看那些连微积分都没有学好的人写的资料。
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