给教材的一道例题改错|应用文改错例题
时间：2019-01-30 03:38:56 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
人教版选修3-2第四章第5节例题：现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感应电场使电子加速的设备，它的基本原理如图1所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感应电场使电子加速。感应电场的方向，可以根据楞次定律用右手螺旋定则来判断。图1的上图为侧视图，下图为真空室的俯视图。如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动，那么当电磁铁线圈电流与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速?如果电流的方向与图示方向相反，为使电子加速，电流又应该怎样变化?
教材解法 电子带负电，它在电场中受力的方向与电场方向相反。电子沿逆时针方向运动，所以当电场沿顺时针方向时电子被加速。
如果电流变大，电磁铁产生的磁场(方向向上)变强，根据楞决定律，真空室中的感生电场的电场线沿顺时针方向，能使电子加速。
如果线圈电流方向与图示方向相反，为了在真空室产生顺时针方向的电场线，由楞次定律可知，线圈中的电流应该变小。
存在问题 如果线圈电流方向与图示方向相反，磁场方向要反向，电子沿逆时针方向运动时，受到的洛伦兹力不指向圆心，电子不可能沿逆时针方向做圆周运动。此时，电子只可能做顺时针方向圆周运动，电场线沿逆时针方向电子才能被加速。由楞次定律可知，线圈中的电流应该变大。教材解法的最后一段错在仅考虑电场对电子的加速，没有考虑电子做圆周运动需要有洛伦兹力提供向心力。
电子感应加速器工作原理是电磁铁用交变电流来励磁，使两极间的磁感应强度B往返变化，从而在环形室内感应出很强的涡旋电场，进入真空室的电子在涡旋电场作用下被加速，同时在磁场里受到洛伦兹力的作用，沿圆形轨道运动。
如图2所示，把磁场变化的一个周期分成四个阶段，在这四个阶段中磁场B的方向和变化趋势各不相同，因而引起的涡旋电场的方向也不相同。
如图1所示，为使电子得到加速，涡旋电场应是顺时针方向，即磁场的第一个或第四个1/4周期可以用来加速电子;其次，为使电子不断加速，电子受到的洛伦兹力应指向圆心，磁场的第一个或第二个1/4周期的区间才能做到。所以只有在磁场变化的第一个1/4周期的区间内，电子才能在涡旋电场的作用下不断加速。因此，连续注入的电子，在每第一个1/4周期末，利用特殊的装置将电子束引离轨道射在靶上，进行实验。
所以例题中线圈电流方向与图示方向相反使电子加速的问题，与实际电子感应加速器工作原理不符，建议去掉。
参考资料：
［1］赵凯华.陈熙谋.电磁学.北京：高等教育出版社，1985
(栏目编辑 邓 磊)
