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上一主题:推荐一本新书 下一主题:王家强文章:关于相对性原理
王先生与我观点相同:电磁波的产生与电荷的加速度无关。
[楼主] 作者:董银立  发表时间:2003/03/08 13:46
点击:289次

匀速运动的点电荷会产生辐射吗?
    关于匀速运动的点电荷会不会产生幅射的问题似乎与相对论无关。但是现在的加速器(除了高压加速器及感应加速器外)几乎都是以粒子团方式进行加速的,并且都是依据匀速运动的电荷不会产生电磁幅射的原理进行设计的。因此,研究点电荷的电磁幅射问题具有非常重要的意义。
    我坚持认为运动的点电荷(不论是否加速)会产生幅射,因为运动的点电荷引起了电磁场的扰动,电磁场的扰动一定会产生幅射,高速运动的点电荷会激发强烈的电磁幅射,当电荷运动到接近光速时,其辐射的强度必然十分强烈,以至于无论怎样加速,其结果是电荷获得的能量都变成电磁波辐射出去了。
     但不幸的是:现在的电磁理论却认为只有加速运动的电荷才会产生电磁幅射,匀速运动的电荷不会产生电磁幅射,并且有“拉莫尔公式”为证。“拉莫尔公式”不但指出当电荷加速运动时所产生的辐射强度,而且指出辐射的方向与电荷的加速度方向成直角。也就是说,当电荷作自上而下的加速运动时,辐射是向着东西南北方向的。这些理论可以在电动力学的书籍中找到。
    当一个允速运动的点电荷在一个检测装置附近经过时,在检测装置中一定能够检测出电场的变化,也一定能够检测出磁场的变化(检测磁场的难度大一些),这就是对检测装置附近的电磁场的扰动。这个过程是连续的,在点电荷经过的沿途上的所有的检测装置都能够检测出扰动,只不过先后不同。
    另外,如果加速的电荷会产生辐射,那么减速的电荷也应该会产生辐射(这时只不过是加速度变了方向),当允速运动的电荷由于某些原因而减速(这是必然的,永远允速运动的电荷是不存在的),就会产生辐射,而辐射会损失能量,引起进一步的减速,如此下去,岂不是要一直减速到零,也就是说:允速运动只是一个不稳定状态。
    再举一个简单得不能再简单的例子:有一个线圈,线圈中通上直流电,我们都知道线圈的损耗决定于线圈的电阻和电流,与线圈的直径无关。而线圈的直径越小,电荷受到的向心加速度越大,试问有什么人能够检测出线圈中的辐射吗?
(2003年1月27日改毕)
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 [2楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/03/08 17:40 

回复:光说说这些思辨的话无用.要有方程.Maxwell方程证明加速电荷才辐射.你有基于实验的方程吗?
光说说这些思辨的话无用.要有方程.Maxwell方程证明加速电荷才辐射.你有基于实验的方程吗?
 [3楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2003/03/08 17:41 

回复:光说说这些思辨的话无用.要有方程.Maxwell方程证明加速电荷才辐射.你有基于实验的方程吗?
光说说这些思辨的话无用.要有方程.Maxwell方程证明加速电荷才辐射.你有基于实验的方程吗?
[楼主]  [4楼]  作者:董银立  发表时间: 2003/03/08 19:44 

我不仅有方程,而且有实验,本人向来不说无根据的话。
1,运动的电场E0(运动方向与E0垂直)产生磁场  B0(B0垂直于纸面)。
B0=E0V/C2(V为电容器的运动速度、C为常数其值与光速巧合)
即:dB/dt=E0a/C2(a为电容器的加速度)--(1)
2,截面积为L×s(电极板边长×极距)的变化的B,在其边界产生一个环形E环。
E环=(dB/dt)×(L×s)/(2L+2s)因为L>>s,所以E环=(dB/dt)×s/2=E0a/C2×s/2       ------------(2)
3,m电=F/a=f/a=2E环q/a(q为一个电极板的电量)
把(2)式代入该式得:
m电=2(E0a/C2×s/2)×q/a=E0sq/C2    ---------(3)
平板电容器场强E0与电量q之间的关系为:
q=ε。E0×L2(L2为电极板的面积)---------(4)
把(4)式代入(3)式得:
m电=ε。E20L2s/C2 =  ε。E20Ve/C2        (L2s=Ve为E0的体积)
4,电场E0的内能:We=qU/2=ε。E20V/2
所以We=m电C2 /2     (真正的质能方程)(*12)
我们解出的质能方程虽与狭义相对论的W=mC2不同,但能量守恒定理能证明我们的是正确的。如下:
以速度v运动的上述电容器产生的能量:
WB=ε。E20Vev2/2C2,而以速度v运动的上述电场E0的动能=m电v2/2=ε0E20Ve/2C2 ,两者正好相等,并且等于外力F做的功。
请注意,电场周围的磁能WB来源于何方?其实来源于外力F做的功,电容器受到的阻力f只是一个电磁惯性阻力。对实物体来说,外力克服惯性力作功并不向外放出热量(与摩擦阻力不同),而是完全转换为实物体的动能,而此处F克服电磁惯性阻力f作功并不向外发射电磁波,而是完全转化为电场的动能。该观点在《电动力学》和经典电磁理论看来是错误的,但事实证明加速运动的电场并不辐射能量。如:原子的稳定性(虽然电子围绕着原子核作加速运动)及本章第一段;再如:《量子力学》认为两个电荷之间通过交换“虚光子”作用的,即加速运动的电荷向外辐射出“虚光子”(能量为零的光子)。这也证明,加速运动的电荷不辐射能量(*13)。《电动力学》当然知道其中的困难,并把这称为“自身的局限性”,但又无法抛弃这个观点(即加速运动的电荷向外发射能量),这是因为,如果抛弃这个观点的话,它将面临一个更大的困难—电磁波是如何产生的呢!?(我们将在第三章中解释)

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 [5楼]  作者:纪黎明  发表时间: 2003/03/09 17:28 

回复:如果加速电荷不辐射能量,请问您如何解释同步辐射呢?

您上面的公式我随身没带纸笔,我很难验证对错,不过,我自己也曾计算过,如果假设电子的质量完全为电磁质量,并且电荷均匀分布在一个球面上,那么电子的动能恰好等于电子的磁场能量,我现在仅仅相信您上面的计算可能是正确的。

当时我曾提出一个假设,可能磁场根本是不存在的,磁场仅仅是电场的一种运动效应,不过感觉这个想法很不成熟,一直没敢提出来,现在想请您跟沈老师分析一下,如果承认这个假设,可能会出现什么样的错误呢?

[楼主]  [6楼]  作者:董银立  发表时间: 2003/03/09 20:51 

哈哈哈,原来我们是同路人。
您上面的公式我随身没带纸笔,我很难验证对错,[[[请您放心,绝对正确,否则我已倾家荡产了。]]]不过,我自己也曾计算过,如果假设电子的质量完全为电磁质量,[[[与质子不同,电子的确只有电磁质量。]]]并且电荷均匀分布在一个球面上,那么电子的动能恰好等于电子的磁场能量,[[[如果是质子,其动能等于质子的磁场能量+质子的机械动能,反正没有能量辐射出去。]]]我现在仅仅相信您上面的计算可能是正确的。
当时我曾提出一个假设,可能磁场根本是不存在的,磁场仅仅是电场的一种运动效应,不过感觉这个想法很不成熟,一直没敢提出来,现在想请您跟沈老师分析一下,如果承认这个假设,可能会出现什么样的错误呢?[[[不会有什么大的错误,其实电场力与磁场力的本质是相同的,例如“双电荷”之间的磁作用的大小是qBV。在相对磁场静止的参照系中,该力被叫做罗伦兹力,在相对电荷静止的参照系中,该力被叫做电场力(F=qE=qBV),在其他参照系中,该力被叫做罗伦兹力与电场力的合力。]]]。[[[另外我要回答您的问题,同步辐射与我们的观点不矛盾,因为同步辐射的电子除了有向心加速度外还有速度,反正静止的电荷不辐射。]]]


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