物体受到的场力,不管它是万有引力还是电场力还是磁场力,它的受力方向都是朝着减少场势能的方向的,它的受力运动方向一定是跨越等势线(面)的、垂直于等势线(面)的。
万有引力是这样,从地球中心开始,等势面是一个个球面,那么物体受力一定垂直于等势面。电场力也是这样,一个正电荷在电场中受力运动,它一定从高电势位置向低电势位置运动,也跨越一个个等势面。磁场中的导线受力,更是这样,从高磁场势能位置指向低磁场势能位置,受力运动方向也要跨越等势面。
一根无限长竖直的载流导线A的侧面,有沿径向的一条水平载流导线段B、垂直于无限长竖直载流导线A的B,那么B会受到什么力呢?沿B轴向的!因为沿A导线轴向的两个方向都没有磁场势能差,即dB/dx=0。
场中的物体能否受力,全在于有没有场势能差,如果没有,它就不会受力,就不会向那个方向运动。无限长竖直导线沿导线方向更是磁场势能处处相等,因此,B导线不会受到A轴向的力。
物体系统的势能是存在于物体和物体系统所在的所有空间的,两个有限距离的物体,其引力势能波及范围无限远的广大空间。
我的场势能最小原理包含两层意义,第一层意义是,场中物体受场力的方向,总是力图使总的场势能降低。比如总的场势能叫做E,那么∂E/∂x+∂E/∂y+∂E/∂z=0,物体就不受力。物体受场力的方向一定满足∂E/∂x+∂E/∂y+∂E/∂z<0,该方向也一定是场势能减少的方向。这是我总结出来的场势能最小原理的数学表达。
第二层意义是,物体受场力,总是朝着场势能密度W减小的方向。其中W是单位体积的能量E。物体的受力方向是满足∂W/∂x+∂W/∂y+∂W/∂z<0的方向。
载流导线之间受力也满足我总结出来的规律。两导线之间的磁场B是由两导线的电流共同贡献出来的,两导线的受力方向一定是B减小的方向。两平行载同向电流的导线能够相吸,就是因为两导线间的磁场能量密度下降。向吸引的方向运动时,可以有dB/dx<0。两平行载反向电流的导线能够相斥,就是因为两导线间的磁场能量密度上升。向排斥的方向运动时,也有dB/dx<0。 ∂B/∂x+∂B/∂y+∂B/∂z=0,导线就不受力。导线受磁场力的方向一定满足∂B/∂x+∂B/∂y+∂B/∂z<0,该方向也一定是磁场势能减少的方向。 |