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在水平面直角坐标系中,有两条线密度均匀的、长度为L、间距为d的,通以同方向直流电流的平行直导线A、B。导线平行于x轴,固结在坐标系上。导线A的左端点AL位于(-L,-d/2),右端点AR位于(0,-d/2);导线B的左端点BL位于(0,d/2),右端点BR位于(L,d/2)。 问:两导线受力方向如何? |
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在水平面直角坐标系中,有两条线密度均匀的、长度为L、间距为d的,通以同方向直流电流的平行直导线A、B。导线平行于x轴,固结在坐标系上。导线A的左端点AL位于(-L,-d/2),右端点AR位于(0,-d/2);导线B的左端点BL位于(0,d/2),右端点BR位于(L,d/2)。 问:两导线受力方向如何? |
| 按照朱顶余的说法,导线受力总是y轴正、反方向的。但那是不行的,是不可能的。不行就是不行。 |
| 这个帖子是洛仑兹力是否总垂直于导线(或电流)的一个试金石。再加上我的例子,证明“垂直”只是对称情况下的特殊产物。 |
| 如果这两根导线可以在x方向的两个平行槽内滑动,两导线会在水平x分力的作用下,向两导线对齐的方向运动。即B向左运动,A向右运动。没有x方向的水平分力能行吗?有水平分力存在,两导线的受力还是完全垂直于导线吗?这些问题都是要你们回答的。 有反对意见吗?路过、看过,别错过!发表出你们的看法!回避是不能解决问题的。 |
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对【5楼】说: wqqw7758521所给出的安培力图示,定性正确。 从wqqw7758521 的发言来看,电磁学基础扎实;而 王普霖 则属于电磁盲;令wqqw7758521捧腹与喷饭。 |
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对[8楼]说:
马老师,怎么叫无法通入电流?接上电源就有电流。只计算这两段线的受力,其它部分电线产生的受力不予计算就是了。不能避重就轻,抛开题意。 |
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对[5楼]说:
你的图示,完全是按照你的公式得到的结果。在这个结果下,两导线是不可能有x方向运动的。但是实际上,每段导体中的每个电流元对另一个导体中的每个电流元都有力的作用。这些力的作用会使电流元的极性排列产生影响。各个电流元之间的力都分别是在各自连线上的。这样才符合牛顿第三定律。 两根导线的力不是独立产生的,它是各个电流元和对方导线中各个电流元之间所有力的矢量叠加。每个电流元之间的力都作用在各自连线上,它们的总和也在一个特定的连线上。该连线不能是互相不连接的平行线,必须是从此导线上一点到达彼导线上的一点的连线。 假如按你图4的做法,你把所有的力都矢量叠加起来,会造成作用力和反作用力集中在各自导线的垂直线上,互相都不作用在对方导线上。双方如何感受到力的作用? |
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有些人用一知半解,怎么能和我研究细微机理的人相比?把电子比作一个小磁体,用线连结它的质心,把它悬浮在空中。它可以围绕质心全方位转动(具体怎么实施另当别论。可以把小磁体做成可漂浮的空心球形磁铁,漂浮在水面上,也可以把球形磁铁置于水银中),不与其它磁铁作用时,它单独产生的磁场方向是稳定的。但是用同样一个小磁体去接近它,这个磁铁的方位就会改变。
处于导线中的电子产生的磁场也如是。能改变电子极性排列的不仅有电场,还有外面其它导线中流动的电子。那些电子就如同接近悬挂磁铁的另一个小磁体一样。它们都会相互影响极性的方向,最后达到新的稳定方向。这些小磁体实际都是存在于各自导线中的。它们之间的相互作用就会改变导线磁场分布、改变磁场的方向。为什么我让朱顶余去买指南针去做实验? 一把米尺上如果一线固定上20个指南针,这些磁针都会首尾顺序排列起来。那么整条米尺就相当于一个棒形磁铁,也相当于一条载流导线。你用两根这样的米尺相互作用,你们可以看到,不管把它们平行放置、有角度放置、垂直放置、交叉放置、错位放置,它们尺上的小磁针都会稳定到某个新位置,打破了原来的呈一线排列的局面。小磁针在建立的新位置上,要和相邻的小磁针和外界的小磁针达到力的平衡。这样,两把米尺的力也建立起来了。而米尺之间的力,并没有谁规定它一定要和米尺垂直。它们产生的力可以有任何方向。当然,对于对称的尺,我们还能找到产生垂直力的特殊两尺的布局。 这些作用力的总和,就是两米尺的受力。它们总作用在一条直线上,而不是作用在两条互不连接的平行线上。 对于我坐标系中的两线,如果初始位置是对齐的,并且在滑槽内,它们之间的力确实是和导线垂直的。你们信不信,当我微微移动滑槽内的一根导线,另外一根导线也会跟着移动? 我微微移动了两根原本对齐的受力导线,就造成了各自导线中所有电子极性的偏转。这些电子方向的集体偏转,就相当于改变了平行线的角度,就在两导线中产生了x方向的受力。 |
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王老师:
我已经说过了:“两个电流元,只有在相距不太远(因为力的传播需要时间),没有绝对运动(防止电流周围的磁场分布不均匀),电流方向都与连线垂直(防止出现横向分力)的情况下,相互作用的安培力才能相等。”你这两根错位平行线很显然,都与中点连线不垂直。再说其中的每根导线都是通过磁场对另一根施加作用力的,即 甲导线-磁场-乙导线 所以它们不是直接的相互作用,彼此也不是直接的作用力和反作用力的关系。 |
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你们所有人犯的一个共同错误就是把在匀强磁场中得到的公式F=I×B直接拿来用在非匀强磁场中。这是全世界所有人都犯的错误。
产生磁场的两载流导体受力方向总是向着磁场密度减小的方向,这才是洛仑兹力真正的物理本质。我把它叫场能量最小原理。也就是说,空间的场物质是不愿意被极化的。它们的自然趋势总是向着极化程度减小的方向的。极化程度减小就意味着能量降低。场物质被极化就是场物质自身势能提高的表现。任何物质的自然趋势都是向着减少势能方向的。比如拉伸弹簧,弹性势能就变大。当释放它时,它会向初始位置的方向运动;在高处的物体被释放,它会向减少自身势能的地面下落;高电势的电荷,总想回落到低电势的位置上。场物质也不例外。载流导线在空间极化场物质,要使场物质势能提高,电流就要做功。场物质极化达到稳态时,不再获取电源能量。如果维持磁场的电流(该电流只维持磁场但不做功)断开时,场物质会释放掉极化势能,在导线上产生顺电势,继续它的电流,直到场能释放完毕。这一规律在物理上叫楞次定律。
两根平行导线通过同方向电流,在两导线之间的空间上,各自产生的磁场是抵消的(点和叉抵消)。这个方向是使场物质势能减小的方向,因此,两导线会向场势能减小的方向受力或运动。两电流相反的平行导线产生的磁场在两导线之间是叠加(点+点,或叉+叉),这使该空间场势能提高,因此两导线相互产生排斥力,意图降低此处的场物质势能。
我的两根错位平行载流导线,在向什么方向运动时才能降低场势能呢?显然它们互相靠拢才能最有效、最快速地降低场势能。这个靠拢不仅包含向y轴的靠拢,也包括向x轴的靠拢。从微观电磁作用,到场势能趋低理论,都告诉我们安培力只垂直于导线是不对的。其中最大的错误就是使用该理论产生的垂直安培力有源无汇,违反牛三的“作用在一条直线上的两个物体上”,造成了你们理论上理解的矛盾。我说的道理则完全没有这个问题。在我看来,我图形中两导线上每一点的施力和受力,都指向和来自对方导体。洛仑兹力没有必须垂直于载流导体的根据! |
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对【20楼】说: 王总还在纠结这个呵。 老朱没说服你,老马没说服你,我就更说服不了。 你出个代价,出个大的标的,我保证这论坛有人能说服你(开个玩笑)。 |