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中學物理課本沒有明講的事

有些物理現象非常基本,中學課程一定會介紹,例如電磁現象。但電磁現象很多,依據某種主觀判斷,有些題材是比較難學、難教的東西,就留給大學老師去處理......


撰文/高涌泉

  有些物理現象非常基本,中學課程一定會介紹,例如電磁現象。但電磁現象很多,依據某種主觀判斷,有些題材是比較難學、難教的東西,就留給大學老師去處理。學生進了大學之後,就會從相關課程學到這些認為是比較高階的概念,如無必要,這些知識不知道也沒關係。可惜的是,有些時候學生在沒學到那些「不是每個人都必備的物理知識」的情況下,會不自覺地產生與真相相反的認知,而一輩子懷抱著錯誤的觀念。以下就是一例。

 

  中學電磁學大抵是從靜電現象講起,再說明到所謂的庫侖靜電定律:兩個帶正電荷的物體會相互排斥,兩個帶負電的物體也是一樣,但一個帶正電的物體會與另一個帶負電的物體相吸;這種靜電力大小與兩物體的電荷乘積絕對值成正比,如果帶電物體的大小與兩者之間的距離相比可以忽略,則靜電力會與兩者間距離的平方成反比。這種可以忽略其大小的物體稱為點粒子,也就是沒有半徑可言的點狀物體,帶電荷的點粒子就是點電荷,電子就是一例。

 

  接下來課本會引入電場的概念。以點電荷為例,我們可以把兩點電荷A與B相斥的現象想像成點電荷A會在它周遭處處產生一個電場,離開A越遠,電場強度就越小(與距離平方成反比),點電荷B進入附屬於A的電場之後,會受到一靜電力,其大小等於B的電荷乘上B所在位置的電場強度。所以我們創造出電場做為靜電力的媒介,這麼做可以避免把靜電力看成「超距力」,對於爾後理論的發展有好處。在靜電學之後,課本接著會介紹磁的現象,例如電流(運動的電荷)會產生磁場,然後這個磁場會影響其他在此磁場內運動的電荷等。

 

  有了以上的知識,學生的認知便是電荷只會對其他電荷施力,即任何電荷所產生的電場與磁場只會影響其他電荷,不會反過來影響自己。但這是錯誤認知,因為電荷有時會對自己施力!什麼時候?在電荷輻射出電磁波之時。

 

【本文轉載自科學人2014年6月號】