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物体之间、电荷之间相互作用力的
统一及场的强弱的相对性 王志海 （ 北京市海淀实验中学 100037 ） 摘要：物体之间，电荷之间的相互作用力是通过它们之间不断发射物质和吸收物质来实施的，物体之间电荷之 间的作用力不仅与其质量、电量、距离有关，还与物体之间、电荷之间相对运动有关。场的强弱与场中的物体或电荷的运动是有关的。 关键词：交换物质 动态平衡 场的强弱是相对的 物体间、电荷间作用力的一般表达式 物体间的万有引力和电荷间的相互作用力，都是通过各自产生的场来实施的。有一个物体或电荷，在物体或电荷周围的空间就会产生引力场或电场，那么场是什么呢？我认为场是一种物质，是从物体或电荷内源源不断向周围的空间发射的物质。电荷之间、物体之间就是通过它们各自发射出的物质实现着它们的相互作用。 电荷和物体在源源不断的向外发射物质，那么其质量为何不减少呢？我认为这就和自然界中许多事物一样，都是处在一种动态平衡状态。电荷和物体在源源不断的发出物质，而同时也在源源不断的接收其它电荷和物体发出的物质。电荷之间、物体之间就是在不断的交换物质的过程中实现它们的相互作用，对于电荷和物体发射物质和接收物质的过程下面提出如下假说： 1、任何电荷和物体都在源源不断的向周围的空间发射物质，在真空中发出的物质相对本身的速度为C；同时电荷和物体也在时刻接收着其它电荷和物体发出的物质；电荷之间、物体之间就是通过它们各自发出的物质实现着它们的相互作用。 2、电荷和物体在单位时间内发射或接收到的物质质量与其电量或物体的质量成正比。 下面我们在这个假说下来研究电荷间、物体间的作用力。 一、同种电荷间的相互斥力 同种电荷间的相互斥力的产生，就是一个电荷在源源不断的发射物质，另一个电荷在其周围的空间接收到那一电荷发出的物质产生持续稳定的作用力。同样另一电荷也在发出物质对那一电荷产生的作用力。 设空间A、B两点有两个电量分别为q1、q2的电荷，A、B两点的距离为r，此时B点电荷正以V的速度沿AB连线远离A运动。令单位电量的电荷在单位时间内发出物质的质量为k1，则q1在单位时间内发出的物质量为k1q1，若设q1发出的物质质量在空间B点单位时间垂直于连线单位面积通过的物质质量为ρ则 ρ.ds=k1q1 由于ρ在以A点为球心，r为半径的球面上各点的值都相等。 因此 •ρ=k1q1 ρ 显然B点电荷q2在单位时间内接收到的物质质量与ρ及q2皆成正比，设比例系数为k2。则q2相对于q1静止时在dt时间内接收到的物质质量 ρ 。那么q1、q2以V速度远离时在dt时间内接收到物质质量dm’,与dm有怎样的关系呢？如右图相对静止时在dt时间内接收到物质质量相当于scdt体积内的质量，而相对运动时在dt时间内接收到物质质量只相当于s(c-v)dt体积内的物质质量。因此 ，而q1发出射向q2的物质相对于q2的速度为（c-v），所以q2在dt时间内受到q1射来物质的冲量。 • 所以q1对q2产生作用力的大小 • 同理可以求出电荷q2通过它发出的物质对电荷q1的作用力。 • 由上面求出电荷q1对q2的作用力和电荷q2对q1的作用力大小相等，这也与作用力与反作用力大小相等的规律相一致。由前面的推导还可以知道，两个电荷在发生相互作用的过程中，在相等的dt时间内交换的物质质量相等，都等于 • 所以说电荷在相互作用的过程中是处在一种动态平衡。所以两个同种电量为q1•q2，相距为r，以速度v沿连线远离运动时的相互作用力大小为： • 将上式变形为 • 令 =k 则上式可表示为： • 同理我们可以推导两个同种电荷以相向速度v运动时的相互作用力大小为： • 即 • 所以两个同种电荷相互作用力的大小可表示为： • 电荷沿连线远离运动时取负，相向运动时取正。 当v<<时， 这便是库仑定律的形式，可见库仑定律只是两电荷沿连线方向速度v< 异种电荷，也可说是异性电荷，异性电荷发出的物质结合在一起繁衍出某种单性电荷物质。电荷物质在通过异性电荷物质，一部分电荷物质与异性电荷物质结合（或接收），大部分电荷物质要通过异性电荷物质，通过异性电荷物质通过方向发出物质。我认为发出物质的质量是接收电荷物质质量的二倍，这样异性电荷就获得了靠近另一电荷的冲量，产生引力，下面就来推导其引力的大小。 设异种电荷q1和q2分别在A、B两点距离为r。此时电荷q2以相对于电荷q1以v的速度远离。则q1单位时间内发出物质质量为k1q1，q1在空间B点单位时间内垂直连线方向上通过单位面积上物质质量为ρ，则 ρ.ds=k1q1 ， ρ 而q1在dt时间内接收到物质的质量与q2及ρ成正比，比例系数为k2则 ρ • dt，所以q2接收到q1射来的物质的冲量为（c-v）dm，而q2沿连线向外发出物质质量为2dm，使q2获得指向q1的冲量为2cdm。所以在dt时间内q2受到的冲量大小。 • 方向指向q1，所以q2受到q1作用力 • = • ，令 =k 则 所以异种电荷以相对速度v远离时的相互吸引力应表示为： 当异种电荷以相对速度v互相接近运动时，q1在q2位置单位时间垂直于连线方向单位面积通过的物质质量ρ ，由于q1、q2相向运动，所以 • q1发出射向q2的物质相对q2的速度为（c+v），所以q2受到的冲量为 = • 所以q1受到q2的作用力 • 令 所以 与异种电荷远离时表达式相同。因此异种电荷间的相互吸引力的表达式为（真空中） v< 三、物体间万有引力的大小 由万有引力和异性电荷间引力的相似性。我们同样可导出物体间的万有引力的大小 ，v仍为两个物体沿其质心连线方向上的相对速度。当v< 物体之间、电荷之间的相互作用，其作用力大小不仅与物体的质量、电荷的电量及距离有关，而且与它们沿连线方向相对速度的大小有关。因此我们说场的强弱是相对的。 1、点电荷所形成的电场 设点电荷电量为Q，在距Q为r的空间一点有一点电荷q，若沿连线方向运动的速度为v。 若q与Q是同性电荷，则q受到Q的电场力 ，则场强E= 若q与Q是异性电荷，则q受到Q的电场力 ，则场强 由上面推导的结果看出，当v< 2、物体在周围空间产生引力场 设物体的质量为M，在距M为r的空间的一点，有一质量为m的物体沿连线以相对速度v运动，则m受到M产生的引力大小为 则这一点处引力场的强度 若在地球表面 电荷之间、物体之间各自通过它们发射吸收物质来实现它们的相互作用。而相互作用的强弱与电量、质量、速度及物质的性质有关，这是与近距作用的观点相一致。这就如同一个拳手打的拳头，那么这次出拳作用的强弱不仅与本身有关，还与被击物的质量及速度有关，若对方是一支羽毛或以同样速度躲闪的拳头，则作用都会很弱。 电荷和物体与自然界中其它事物一样，都处在一种绝对变化之中，不变是相对的。电荷和物体间通过交换物质实现它们的相互作用。而库仑定律和万有引力定律只是电荷或物体间径向速度为零（或较小）的情况。所以对于高速或远距离运动的物体或电荷，一方面在实践上要用观测修正论的思想去分析观测结果；另一方面，在理论上要结合场的强弱的相对性。 |