电场有两种,即库仑电场和感生电场,库仑电场的数学形式是:E=Kq/rr;感生电场的数学形式是:E=BV。感生电场的数学公式中含有速度V这个物理量,而且该速度是相对观测者(所在系)的,也就是说,运动的磁场可以产生(感生)电场,但在磁场系(或在随磁铁同速前进的观测者看来),该(感生)电场的强度永远是零。 上述观点是毋庸置疑的,而且也与事实完全相符,比如,(感生)电场的强度只能用检测电荷来测量,而当电荷与磁铁同速前进(即相对静止)时,该电荷和磁铁之间永远不可能存在力的作用!也就是说,在磁铁系,感生电场的测量值永远是零。 我们不得不考虑另一个问题,电荷自身的电场(或称之为库仑电场)的强度与参照系的选择有关系吗?在电磁学中的库仑电场的数学形式为:E=Kq/rr,其中没有速度V这个物理量,是否可以认为,电荷自身的电场与参照系无关呢?不能这样简单处理,而且电磁学自身也将该公式归类于"静电学"之中。 一旦电荷运动起来,其周围的电场会是什么样子?只要我们翻开任何一本《经典电动力学》就可以找到答案和相应的公式。该公式中出现了速度这个物理量!静止电荷周围的库仑电场是"球对称"的。但在《经典电动力学》中,运动电荷周围的电场不再"球对称"了!在运动电荷的速度方向上的电力线密度会随着速度的增大而减小,而在于运动电荷的速度垂直的方向上的电力线的密度会随着速度的增大而增大! 在《相对论》中,也有运动电荷周围电场强度的公式,其数学形式与《经典电动力学》中的数学形式几乎一模一样!但这两个体系中的"同一个公式"却有着本质区别!《经典电动力学》中公式里的速度是相对"绝对静止系"(或绝对空间)的,而《相对论》中公式里的速度是相对观测者(所在系)的。即相对论认为:在(运动速度)不同的观测者看来,同一个电荷周围的电场强度是不同的!而如此荒唐的结论在《经典电动力学》中是不会出现的。但是,各种寻找"绝对静止系"实验的失败使经典电动力学受到重创。 既然《经典电动力学》和《相对论》都认为运动电荷周围的电场和静止电荷周围的电场不同,而且它们给出的"运动电荷周围的电场"的数学公式又一样,这似乎也说明,公式本身是毋庸置疑的。运动电荷周围的电场为什么会改变(与静止时比)?道理很简单!因为匀速运动的"匀强"电场会产生"恒定的"磁场,而电荷周围的(库仑)电场并非"匀强电场",因此,匀速运动的电荷必然要产生"变化的"磁场,而该"变化的"磁场必然要产生"感生电场",而该"感生电场"和电荷周围的"库仑电场"叠加后,正好就是上述公式中的"运动电荷周围的电场"!关键问题是,该公式中的速度V是电荷相对何参照系的速度?该速度V即非相对"绝对静止系"的也非相对"观测者"的,而应该是相对地球的!
下面我们开始研究磁场。 磁场也有两种,即运动电荷产生的"感生磁场"和磁铁周围的磁场。磁铁的磁场从本质上讲也是"感生磁场",是由磁铁内部的"环形分子电流"产生的。我们可以用电磁铁(模型)来代替磁铁。 感生磁场的公式为:B=EV/CC,该数学公式中含有速度V这个物理量,而且该速度是相对观测者(所在系)的,也就是说,在运动的电场可以产生(感生)磁场,但在电场系(或在随电荷同速前进的观测者看来),该(感生)磁场的强度永远是零。而电磁铁的磁场强度与电磁铁的宏观运动无关,或者说,电磁铁的磁场强度不会随着坐标系的改变而改变! 上述观点是毋庸置疑的,而且也与事实完全相符,比如,(感生)磁场的强度只能用磁针来测量,而当磁针与电荷同速前进(即相对静止)时,该磁针和电荷之间永远不可能存在力的作用!也就是说,在电荷系,感生磁场的测量值永远是零。但是,不能因此就误认为"任何"磁场的强度都会随着坐标系的改变而改变!不论磁针相对电磁铁运动还是静止,磁针都可以测量到磁场! 因此在电动力学的洛仑兹力公式:F=qE+qBV 中,与参照系有关的物理量有E和V,与参照系无关的物理量有F、q和B。通过坐标变换不会产生魔力!不能死读书!不能一看到B这个物理量就想来玩"坐标变换"!
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