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電為什么能生磁,磁為什么能生電,為什么二者之間有聯(lián)系,本質(zhì)原因是什么?

 成靖 2022-09-27 發(fā)布于遼寧

電為什么能生磁,磁為什么能生電,為什么二者之間有聯(lián)系,本質(zhì)原因是什么?

  • 電為什么能生磁,磁為什么能生電,為什么二者之間有聯(lián)系,本質(zhì)原因是什么?-圖1
29回答·11萬閱讀
yang

19小時(shí)前

這個(gè)和電荷有關(guān),但目前我們并不清楚電荷是什么、也找不到磁單極子。

簡(jiǎn)單的事實(shí)是正負(fù)電子可以湮滅為光子,問題是電荷去了哪里?從物質(zhì)不滅及連續(xù)性上講,它只是改變了存在的形式,所以我們用'場(chǎng)’描述這類'看不見’的、不同于物體的物質(zhì)。但'場(chǎng)’具體點(diǎn)兒又是什么呢?我們可以理解為'彌漫空間中的波’,若是定波且定域,就可以稱之為'極性粒子’且看上去它是有'質(zhì)量’的。

這種極性粒子不同于物體,稱乎它為時(shí)域型量子合適些。物體有體積概念像三維球體,我們可以把它們想像成無體積概念的'點(diǎn)’;時(shí)域型量子有面積概念如三維曲面,可以把它們想像成有體積味道的'層’。

如果用物理語言區(qū)分物質(zhì)的表現(xiàn)形式,那我可以用:

E*x=n*hc、E=Mc^2及E*ct=n*hc、E=hf這兩種表示方法形容。

我不是牛頓、愛因斯坦那樣的開拓者,但可以像麥克思韋一樣給千百年來的物理學(xué)寫個(gè)總結(jié)。

艾伯史密斯

2018年06月21日

答:其他答友已經(jīng)給出了相當(dāng)專業(yè)的解釋!我再補(bǔ)充一個(gè)通俗的解釋,用一個(gè)例子,來說明磁場(chǎng)和電場(chǎng)本質(zhì)上是一樣的,都是電磁力的場(chǎng)效應(yīng)!


這個(gè)解釋,我是在一位外國(guó)科普達(dá)人的視頻中看到!一句話總結(jié)就是:磁場(chǎng)和電場(chǎng)的區(qū)別,是在不同參考系中觀察到的狹義相對(duì)論效應(yīng)!



有人肯定很納悶,電磁場(chǎng)和相對(duì)論怎么就扯到一起了呢?我們來看這么個(gè)例子:

一段導(dǎo)線內(nèi)部,有正電荷,也有負(fù)電荷,正常情況下,正電荷和負(fù)電荷的密度相等,對(duì)外不顯電性,我們看來以下三種情況!


情況一

在導(dǎo)線外部放一正電荷,相對(duì)于導(dǎo)線處于靜止?fàn)顟B(tài):

結(jié)論1:因?yàn)閷?dǎo)線不顯電性,所以對(duì)外面的正電荷沒有庫侖力(或者說抵消為零)!


情況二

同樣的模型,我們把導(dǎo)線通上電,比如電子(負(fù)電荷)往右移動(dòng):

結(jié)論1:導(dǎo)線內(nèi)部雖然有電流,但是電子密度并沒有改變,所以導(dǎo)線還是顯中性,不會(huì)對(duì)外面電荷產(chǎn)生庫侖力;

結(jié)論2:我們知道,通電導(dǎo)線將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生環(huán)形磁場(chǎng),但是外部電荷沒有移動(dòng),所以不會(huì)產(chǎn)生洛倫茲力;

兩個(gè)結(jié)論吻合!


情況三(重點(diǎn)來了)

同樣的模型通上電流,這次外部電荷,相對(duì)于導(dǎo)線向右運(yùn)動(dòng),為了方便起見,我們外部電荷與內(nèi)部電子移動(dòng)速度相同(一般導(dǎo)體通電,電子移動(dòng)速度只有幾毫米每秒):

參考系一:對(duì)于旁觀者

結(jié)論1:導(dǎo)線內(nèi)部的正負(fù)電荷密度沒發(fā)生變化,所以導(dǎo)線還是顯中性,不會(huì)對(duì)外部電荷產(chǎn)生庫侖力;

結(jié)論2:根據(jù)電磁學(xué)理論,通電導(dǎo)線在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生環(huán)形磁場(chǎng),磁場(chǎng)將對(duì)外部運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生洛倫茲力,螺旋定則可以判斷,外部電荷受到向外的洛倫茲力;

這時(shí)候出現(xiàn)矛盾啦!為什么不同的理論角度,會(huì)得到不同的結(jié)論呢?這里的洛倫茲到底怎么來的?

要破解這個(gè)矛盾,就得弄清楚磁場(chǎng)和電場(chǎng)的關(guān)系。之所以產(chǎn)生矛盾,是因?yàn)榻Y(jié)論一沒有考慮狹義相對(duì)論的尺縮效應(yīng),我們換一個(gè)參考系分析。


參考系二:外部電荷的參考系

在外部電荷的參考系看來,導(dǎo)線是向左移動(dòng)的,導(dǎo)線內(nèi)部的正電荷也隨著導(dǎo)線向左運(yùn)動(dòng),根據(jù)愛因斯坦的狹義相對(duì)論,正電荷隨著導(dǎo)線必定產(chǎn)生尺縮效應(yīng),于是變成了下面的情況:

結(jié)論:導(dǎo)線內(nèi)的正電荷密度大于負(fù)電荷密度,于是導(dǎo)線顯正電性,根據(jù)庫倫定律,外部電荷將受到庫倫力作用,向外排斥并遠(yuǎn)離導(dǎo)線!

該結(jié)論和“參考系一”中“結(jié)論二”完美吻合!實(shí)際上,根據(jù)相對(duì)論效應(yīng)去計(jì)算庫侖力的話,會(huì)得到和洛倫茲力一樣的結(jié)果!

從這個(gè)角度看,洛倫茲力的本質(zhì)原來就是庫侖力,磁場(chǎng)的本質(zhì)原來就是電場(chǎng)(這不廢話嘛)!磁場(chǎng)和電場(chǎng)的表面區(qū)別,原來是狹義相對(duì)論效應(yīng)導(dǎo)致的!


在這里,我們看到了磁場(chǎng)和電場(chǎng),經(jīng)過相對(duì)論協(xié)變后得到了完美統(tǒng)一,自然規(guī)律簡(jiǎn)直太美妙啦!


但是電流中,電荷的運(yùn)動(dòng)速度非常小,只有每秒幾微米幾厘米,相對(duì)論效應(yīng)怎么會(huì)那么明顯?

解釋:那是因?yàn)閹靵隽Ψ浅?qiáng),微小的相對(duì)論尺縮效應(yīng),都將使得庫侖力對(duì)宏觀產(chǎn)生明顯影響!

如果明白了以上原理,也就能回答題目的疑問啦!什么磁生電、電生磁都不要去糾結(jié),因?yàn)樗鼈兌际请姶艌?chǎng),本質(zhì)都是庫侖力的作用!


好啦!我的答案就到這里,喜歡我們答案的讀者朋友,記得點(diǎn)擊關(guān)注我們——艾伯史密斯!

科學(xué)聯(lián)盟

2018年06月17日·科學(xué)傳播網(wǎng)站“奇跡號(hào)”成員

如果一個(gè)遇到問題總會(huì)動(dòng)腦子的人,看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象(磁生電)和奧斯特現(xiàn)象(電生磁),首先會(huì)想到電流的本質(zhì)是定向移動(dòng)的電荷,那么磁生電是不是可以解釋為磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有驅(qū)動(dòng)作用?其次會(huì)想到為什么是運(yùn)動(dòng)電荷才能產(chǎn)生磁場(chǎng)而不是靜止的電荷?

我提出的這兩個(gè)問題,其答案也很清楚,不外乎于是洛倫茲力和相對(duì)論協(xié)變,具體的題主自己去看電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)。至于電和磁的聯(lián)系,一句話:統(tǒng)一于電磁場(chǎng)。而其本質(zhì)原因,留給題主自己思考。

下面,我只想說,物理學(xué)的電磁理論到底是什么。物理學(xué)歸根到底是作為一種模型的公理化體系,而不是哲學(xué)。換句話說,物理學(xué)歸根到底要從現(xiàn)象中獲得經(jīng)驗(yàn),再?gòu)慕?jīng)驗(yàn)中獲得理論。而理論本身存在假設(shè),這些假設(shè)符合“哥德爾不完備性”。很多人對(duì)待物理學(xué),存在太多的傲慢和偏見,但是卻忽視了物理學(xué)歸根到底是公理化體系!公理化體系要做到僅僅是邏輯自洽,傲慢的人只認(rèn)為物理學(xué)是可以解釋一切,偏見的人只想否定物理學(xué),但是他們都忽略了公理化體系連假設(shè)是否正確或者不正確都無法證明。我們做實(shí)驗(yàn)?zāi)軝z驗(yàn)?zāi)硹l定律,卻根本不能說明這條定律是普適的,除非我們?cè)谟钪婺硞€(gè)地方都做了這樣的實(shí)驗(yàn)——雖然很苛刻但是卻有必要!這就是公理化體系的一大特點(diǎn)。電磁場(chǎng)理論其實(shí)根本無法解釋為什么存在電和磁,也就無法解釋為什么電和磁會(huì)聯(lián)系到一塊。我們只能根據(jù)“電生磁”和“磁生電”去構(gòu)造合理的理論去精確計(jì)算相關(guān)的物理量,卻很那解釋為什么會(huì)怎樣。對(duì)于電磁理論來說,電和磁本身就是假設(shè),本身可以存在也可以不存在。因此,題主的問題是完全無法用物理學(xué)去回答的哲學(xué)問題,而非是物理學(xué)問題。用一句非常犀利的話說:物理僅僅是可能被證明的假設(shè)與邏輯推理。

語境思維

2018年06月18日

電動(dòng)力學(xué)尤其麥克斯韋方程,對(duì)電磁互感的唯象性解釋,即▽●與▽×兩個(gè)梯度,是彌足珍貴的。但沒有追究電場(chǎng)與磁場(chǎng)的本源。以下我給大致框架,有七個(gè)要點(diǎn)。

一,電子電荷,來自電子以光速自旋。電子自旋對(duì)應(yīng)內(nèi)秉的電子質(zhì)量、電子磁矩、自旋角動(dòng)量、自旋勢(shì)能Ep=mc2=0.505MeV。

二,質(zhì)子電荷,來自質(zhì)子以光速自旋。質(zhì)子自旋對(duì)應(yīng)其內(nèi)秉的質(zhì)子質(zhì)量、質(zhì)子磁矩、自旋角動(dòng)量、自旋勢(shì)能Ep=mc2=938MeV。

三,靜電場(chǎng),來自核外電子震蕩。核外電子切割核內(nèi)電子軌道,產(chǎn)生電場(chǎng)力與電力線。

四,靜磁場(chǎng),來自核內(nèi)電子震蕩。核內(nèi)電子切割核外電子軌道,產(chǎn)生磁場(chǎng)力與磁力線。

五,電磁場(chǎng),來自電子與核子的軌道交集,即電力線與磁力線的交集運(yùn)動(dòng)。1個(gè)電子繞核或震蕩1周對(duì)應(yīng)1種頻率(ω=f)的電磁波(λ)。原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)來自核外電子的不同軌道。

六,引力場(chǎng),來自核子自旋勢(shì)能在原子外空間的傳播效應(yīng),也是固有真空?qǐng)鰟?shì)能的來源。

七,旋轉(zhuǎn)場(chǎng),包括自旋場(chǎng)與繞旋場(chǎng)。繞旋也叫震蕩或旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)。自旋慣量不平衡,必然產(chǎn)生橢球軸傾斜,導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)或震蕩。

總之:①能密差異→粒子自旋,②自旋→繞旋,③繞旋→電磁場(chǎng)。④自旋→引力場(chǎng)。即:差異?自旋(?引力場(chǎng))?繞旋?電磁場(chǎng)。


心似流金

2018年06月18日·一級(jí)建造師 科技領(lǐng)域創(chuàng)作者

電生磁,前提是動(dòng)電,靜電是生不了磁的;磁生電,前提是動(dòng)磁,靜磁同樣是生不了電的。電磁共生共存就是電磁波,而電磁波是變化的電流產(chǎn)生的,可以理解為一份一份的電荷在推開或撞擊空間基本粒子后空間被壓縮又在電荷通過或被彈回后膨脹復(fù)原,反復(fù)進(jìn)行形成電磁波。每一次波動(dòng)都代表有一份物質(zhì)存在在撞擊另一種物質(zhì)存在,例如投入池塘的小石子,敲在鼓上的鼓槌,撞在空間基本粒子上的能量粒子形成光等。只要存在撞擊活動(dòng)和傳播介質(zhì),波動(dòng)才能產(chǎn)生并持續(xù),否則缺一不可。

不只是電磁波,而是所有的波動(dòng)都是這樣產(chǎn)生:介質(zhì)被推開又因自身的彈性恢復(fù)原狀,又被推開,又恢復(fù)原樣,往復(fù)循環(huán)形成波動(dòng)。聲波由氣液固體作為介質(zhì)傳遞;光波電磁波引力波由更為稀散的空間粒子作為介質(zhì)傳遞。傳遞的前提是介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)間粒子摩爾濃度差異不大,可以引起全部或大部分的共振,差異太大則無法共振繼續(xù)傳播,如太空不能傳遞聲音,金屬不能傳遞光波。

介質(zhì)的剛度彈性決定傳播波動(dòng)的能力和速度,剛性越強(qiáng),速度越快,如鋼鐵傳遞聲音速度快過液體和氣體;而傳遞光波電磁波的空間粒子間的剛性是最強(qiáng)的,所以光速最高。

自然規(guī)則下無擾動(dòng)的空間基本粒子的存在和相互作用力是恒定的,所以光速恒定,但并不是不能提高,因?yàn)楣馑倏梢栽谖镔|(zhì)介質(zhì)中降低,既然能降低,肯定就能提高?,F(xiàn)在唯一的途徑就是提高空間基本粒子間的作用力強(qiáng)度,提高空間剛性,這是目前人類物理學(xué)理論所沒有涉及和無能為力的。

純?cè)瓌?chuàng)理論,關(guān)注本號(hào),了解更多物理世界奧秘!

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