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liuhaitang銅蟲 (小有名氣)
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[交流]
【討論】電磁學(xué)的兩個(gè)問題
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關(guān)于電磁學(xué)有幾兩個(gè)問題一直不太明白，在網(wǎng)絡(luò)上也找不到答案，現(xiàn)在貼出來希望蟲友們幫助解惑: 1、安培力和洛侖茲力的關(guān)系 這個(gè)問題網(wǎng)絡(luò)上有大約5種解釋，大致有以下三種觀點(diǎn) （1）安培力是宏觀，洛侖茲力是微觀，大量的洛侖茲力直接構(gòu)成安培力 問題：安培力做功，洛侖茲力不做功 （2）洛侖茲力使導(dǎo)線中自由電荷運(yùn)動(dòng)，自由電荷撞擊導(dǎo)線表面產(chǎn)生安培力 問題：自由電荷撞擊導(dǎo)線表面，分子撞擊產(chǎn)生熱量，實(shí)驗(yàn)中并未觀察到 （3）洛侖茲力使導(dǎo)線中自由電荷運(yùn)動(dòng)，電荷在導(dǎo)線表面聚積，形成霍爾電場(chǎng)，安培力是自由電荷或者固定電荷所受霍爾力的合力 問題：這種解釋能解釋安培力做功洛侖茲力不做功的問題，但是安培力可以改變導(dǎo)線動(dòng)量的大小，洛侖茲力不能，霍爾力屬于導(dǎo)線內(nèi)力，也不能改變導(dǎo)線動(dòng)量大小。 大家都肯定安培力是由洛侖茲力引起的，但具體過程很難說。 2、麥克斯韋理論的核心之一變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，但是導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)式與感應(yīng)電流如何形成？ [ Last edited by liuhaitang on 2009-3-10 at 08:43 ] |
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ddx-k(金幣+2,VIP+0):謝謝o(∩_∩)o... 3-9 19:00
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Lorentz力是帶電粒子在電磁場(chǎng)中的受力 F=qE+qvxB Lorentz力密度 f=rouE+jxB x表示叉乘 Anpere力就是 帶電流的導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力 F_A=B x I x表示叉乘 網(wǎng)上很多東西本來就是copy加paste，除此之外無需腦子，如果你也跟著斷章取義，或者至少在引用的時(shí)候，只能更加莫衷一是 問2 "麥克斯韋理論的核心之一變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)" 變磁生電是Faraday電磁感應(yīng)定律的說法 后半問，你再自己思考一下吧 學(xué)而不思則罔啊 |
2樓2009-03-09 05:38:31
liuhaitang
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dawnlight(金幣+1,VIP+0):歡迎常來 3-10 09:11
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GrasaVampiro 兄回復(fù)我看了，但是并沒有回答Lorentz力和Anpere力的關(guān)系，仍然感謝GrasaVampiro 兄。 其實(shí)第二個(gè)問題和第一個(gè)問題本質(zhì)上是有聯(lián)系的，只要知道Lorentz力和Anpere力的關(guān)系，就能解答。 關(guān)于Lorentz力和Anpere力的關(guān)系并非是我跟著網(wǎng)絡(luò)文章斷章取義，而是著實(shí)令人疑惑，現(xiàn)在我是一名高中物理教師，Lorentz力和Anpere力的關(guān)系這個(gè)問題，至少我在高中教材和大學(xué)教材（趙凱華先生和陳熙謀先生的《電磁學(xué)》）上都沒有令人滿意的結(jié)果，希望能和GrasaVampiro 兄繼續(xù)作深層次的討論。 |
3樓2009-03-10 08:55:50
sciencegreen
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補(bǔ)充一下，nqv=I n為帶電粒子密度，q為粒子電荷量，v為電荷移動(dòng)速度 1 首先呢，電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)，一大堆電荷形成電流。 其次，單個(gè)帶點(diǎn)粒子受lorentz力，導(dǎo)線中大量帶電粒子整體就表現(xiàn)為安培力，磁場(chǎng)是不會(huì)做功的。宏觀上導(dǎo)線的動(dòng)量的變化來自于微觀帶電粒子的動(dòng)量。 如果樓主還有興趣的話，看看電動(dòng)力學(xué)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)電磁場(chǎng)也是有動(dòng)量的。 2 導(dǎo)線中的粒子隨著導(dǎo)線一起在磁場(chǎng)中做切割運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生速度，而這些粒子有電荷，那么受到lorentz力（用右手定則），然后正負(fù)電荷向相反方向跑去，聚集在導(dǎo)線兩端，形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 |
4樓2009-03-10 12:10:37
liuhaitang
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| 感謝sciencegreen 的回答，不管是lorentz力還是Anpere力，力是物體之間的相互作用，我一直覺得物體之間的相互作用應(yīng)該是物體之間物質(zhì)和能量的交換，具體的外在表現(xiàn)形式就是力，lorentz力和Anpere力都是外在電磁場(chǎng)與電荷產(chǎn)生電磁場(chǎng)之間的能量交換，或者說是交換光子，但是從微觀的lorentz力到宏觀Anpere力的過渡我還是不太清楚，我正在閱讀郭碩鴻先生的電動(dòng)力學(xué)，但是看完sciencegreen 的回答后我感覺應(yīng)該從量子電動(dòng)力學(xué)的角度來解決這個(gè)問題。這個(gè)問題讓我想起了薛定諤的貓，也是由微觀到宏觀的過渡。 |
5樓2009-03-11 19:20:14
liuhaitang
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6樓2009-03-11 19:21:46
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7樓2009-03-11 20:46:58
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8樓2009-03-12 07:09:26
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（1）洛倫茲力是作用在電子上的，其對(duì)電子并不作功，作用是改變電子的運(yùn)動(dòng)方向使之與導(dǎo)體碰撞，進(jìn)而將電子的動(dòng)量傳遞到導(dǎo)線上，所以其實(shí)質(zhì)上起到一種轉(zhuǎn)換能量的作用，而這種轉(zhuǎn)換的宏觀表現(xiàn)就是安培力，并不存在作功上的矛盾。 （2）實(shí)際的導(dǎo)體中這種碰撞肯定會(huì)產(chǎn)生熱量，所以加上磁場(chǎng)后導(dǎo)線的電阻會(huì)變大（磁阻），請(qǐng)你說一個(gè)“沒觀察到這種熱量”的實(shí)驗(yàn) （3）見（1），安培力改變導(dǎo)線的動(dòng)量正是由于洛倫茲力帶來的動(dòng)量轉(zhuǎn)移而造成的 總之，安培力來源于洛倫茲力，就是洛倫茲力所引起的電子對(duì)導(dǎo)線的碰撞的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。并且，作為一種粗糙但直觀的證明，利用j=nqv也可以從洛倫茲力公式導(dǎo)出安培力公式。 |
9樓2009-03-12 14:00:30
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1樓回答的是正確的，我在此作些補(bǔ)充： 1、 洛倫茲力公式是普遍適用的，從宏觀到微觀，從低速到高速，是經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的。 2、安培力是洛倫茲力的一個(gè)特例。安培力公式是可以從洛倫茲力公式推出的，見梁燦彬《電磁學(xué)》第一版第329頁推導(dǎo)。 3、導(dǎo)線切割磁力線本身也是通過洛倫茲力實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，和麥?zhǔn)戏匠虥]什么聯(lián)系，很多電磁學(xué)、電磁場(chǎng)教材對(duì)此都有詳細(xì)的分析。 4、洛倫茲力公式獨(dú)立于麥克斯韋方程組。二者共同構(gòu)成了經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)。 不知我說的是否明白，歡迎繼續(xù)討論。 |
10樓2009-03-12 18:29:27
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