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to沈建其:电磁场动量密度的变化率的两种成分决不可等同视之!必须区别看待!其意义特别重大!
[楼主] 作者:541218  发表时间:2011/05/26 07:29
点击:533次

to沈建其:电磁场动量密度的变化率的两种成分决不可等同视之!必须区别看待!其意义特别重大!

暂且仅以平行板电容器的匀速运动状态的充电过程与恒定电场(充电结束)的加速运动状态两种情形为例;分析在这两种情形中 平行板电容器所携带的电场动量的增量与其所遭受的冲量的性质的区别,得出 在平行板电容器的匀速运动状态的充电过程 超越了动量守恒定律;但没有超越 比动量守恒定律!故而得出结论:只有  比动量才永远守恒!比动量就是单位惯性质量所拥有的动量;或者说 体系的总动量与体系所拥有的惯性质量的比值;当且仅当体系的比动量发生变化时才必须遭受到不等于零的合外力;也就是说 当且仅当体系质心的速度发生更改时才必须遭受到不等于零的合外力;换言之 牛顿第二定律与第一定律相互佐证。对于平行板电容器的匀速运动状态的充电过程虽然增加了体系的总动量,但并没有改变体系质心的速度,所以该体系决不会遭受到不等于零的合外力,此时体系的总动量虽然增加了,却并未伴随别的体系的动量的减少,所以平行板电容器在匀速运动状态的充电过程是创生动量的过程;所创生的动量必将在体系减速时体现出来!其实 也创生了动能;可见 这个论题具有特别重大的理论意义!

平行板电容器的匀速运动状态的充电过程的数学描述:

为了矢量计算更简洁,暂且只考虑速度与电场正好垂直的情形

因为属于匀速充电过程 所以有:dV/dt=0,dE/dt≠0。依据运动电场的动量密度公式[g=εE×μ(V×εE)]有 dg/dt=εdE/dt×μ(V×εE)+εE×μ(V×εdE/dt)={d[ε(E/c)^2]/dt}V=[dm/dt]V;其中 m=ε(E/c)^2

对于恒电场的单纯加速过程 dE/dt=0,dV/dt≠0;dg/dt=εE×μ(dV/dt×εE)=ε(E/c)^2dV/dt=mdV/dt

对于一般的情形则有:dg/dt=εE×μ(dV/dt×εE)+εdE/dt×μ(V×εE)+εE×μ(V×εdE/dt)=mdV/dt+Vdm/dt=d(mV)/dt

但只有体系变速时才必须遭受外力 故而只能有

mgdt=mdV/dt         而不是  mgdt=d(mV)/dt;所以 “速度上限论”遭到挑战!

这个话题的关键:如何证明 在对平行板电容器匀速运动状态进行充电的过程,虽然增加了体系的动量但却并未遭受到外力!也不需要遭受外力!

问题的症结在于:电流(含 位移电流)必须自己看到了磁场(含 动生磁场)才会受到安培力的作用;也就是说必须(位移)电流相对于电场运动才有可能遭受安培力!而平行板电容器在充电过程 平行板之间存在着位移电流(即变化的电通量)但却不存在磁场!尽管与之作相对运动的观察者必将观察到该平行板之间还存在着动生磁场,但若观察者与位移电流相对静止就观察不到动生磁场了!退一步说 即使认为位移电流也与其动生磁场发生作用也属于电容器体系的一种内力;只有外力(即来自于该电容器体系之外的力)才能改变该电容器体系的动量;所以该电容器在充电过程缺少外力!但电容器体系的总动量在其充电过程有所增加!但力学原理要求 力学体系的动量更改必须遭受到外力的作用!这就是问题所在

还奢望建其能对此话题深入思索……因为此话题颇有理论意义?更因为此话题直接冲击着速度上限结论

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 [2楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2011/05/26 11:55 

在对平行板电容器匀速运动状态进行充电的过程,包含着大量电磁过程,包括变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,且还有辐射分布,计算起来是一个很复杂的过程,包含电场和磁场的相对论变换。这个问题我兴趣不大,但它不会违反任何已知守恒定律,因为麦克斯韦理论描述了这复杂过程。问题复杂,但意义不大。
[楼主]  [3楼]  作者:541218  发表时间: 2011/05/26 12:16 

对【2楼】说:

在对平行板电容器匀速运动状态进行充电的过程,包含着大量电磁过程,包括变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,且还有辐射分布,计算起来是一个很复杂的过程,包含电场和磁场的相对论变换。这个问题我兴趣不大,但它不会违反任何已知守恒定律,因为麦克斯韦理论描述了这复杂过程。问题复杂,但意义不大。

…………………………………………………………………………………………………………………………………………

如果这个过程对已知的任何守恒律没有超越,那当然意义不大!

问题是,不能笼统而武断地否定!这种思想方法 很不容易发展、完善现有理论。

应该通过运用已知的定律来圆满地阐释其动量的增量是以谁的动量的减小(或反向动量的增生)为代价的?难道匀速前进的平行板电容器在充电过程向反方向辐射了电磁波? 这是唯一的可能?否则就超越了动量守恒!

但是 对于 L-C谐振电路的简谐震荡过程属于一种可逆的电磁振荡过程,亦即并无能量损失!电容器所储存的电场能将全部转化为线圈的磁场能;因为对于与该谐振电路相对静止的观察者看来这个平行板电容器在充电过程其电场动量一直等于零;所以并不需要向哪一个方向辐射电磁波。既然对于与之相对静止的观察者看来电场能全部转化为磁场能,那么在别的惯性系看来谐振电路的自感线圈中所激发的磁感强度也一样!也就是说线圈所激发的磁感强度与观测者所在惯性系的选择无关,只取决于线圈的结构和导线中的电流强度;所以线圈所激发的磁场能也就与参照系的选择无关;那么在别的惯性参照系如果还能够观察到电容器的反方向的电磁辐射,依然违背了能量守恒定律!

[楼主]  [4楼]  作者:541218  发表时间: 2011/05/26 13:04 

尤其是:如果是将长筒形自感线圈所激发的磁力线与平行板电容器所激发的电力线平行放置,那就不会出现任何理论困难!仅当将两者垂直放置时,才会出现麻烦……这并不是相对论变换问题也不是麦克斯韦理论的辐射问题,这与电子元件的放置方式有关。
[楼主]  [5楼]  作者:541218  发表时间: 2011/05/26 18:47 

依据磁动量密度 g=ε(μH×V)×μH
可知 当一个条形永磁体就像指南针那样平衡地横卧在顶针尖上作无摩擦的匀角速自转(屏蔽外磁场)过程,对于与该顶针有相对运动的观察者看来,这个永磁体的磁场动量在作周期性的变化,因为其主体磁力线方向与(相对)运动速度V的方向的夹角作周期性的变化。 譬如 这永磁体被装置在匀速前进的列车上,在路基上的修路工看来,在那列车上匀角速自转的永磁体的磁动量密度在作周期性的变化
这种周期性的变化,永磁体并未遭受到周期性的外力 那么永磁体的磁动量的周期性变化就违背了动量守恒定律!

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