作业帮关于变化的电场产生磁场的问题
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/11/09 02:01:54
关于变化的电场产生磁场的问题
麦克斯韦认为,理想情况下,一个静止的电荷周围可以认为存在一个静电场,因此静止的电荷周围没有磁场.而一个匀速运动的电荷周围是一个动电场,会产生磁场.
但是如果另一个人和这个电荷一起运动,与电荷相对静止,那对他而言,这个电荷周围是不是就没有磁场?
那磁场的存在与否是否就与观测者有关?
如果有一个导体棒，使它在一个匀强磁场中向垂直于磁场方向运动，会产生感应电动势。但是对于这个磁场中的每一点而言，它们都是完全相同的，即无法辨别的，如果没有其他参照物，那导体棒怎样判断自己在运动从而产生感应电动势？
如果“我”是那个导体棒，“我”在重力和安培力综合作用下受力平衡，向下做匀速直线运动，在此期间，没有任何参照物可供参考，“我”也不知道自己受重力，“我”只看到自己所受合力为0，因此“我”认为“我”是静止的，“我”不就会看到自己静止在匀强磁场中，却又有感应电动势了吗？
“导体里面的所有的电子是不是都一起向右运动”关键是它们运动的参照物是什么？如果是匀强磁场，可匀强磁场是处处一样且连续的，怎样参考？
关键是导体在切割磁力线的本质是什么，匀强磁场处处一样，导体怎么知道自己在切割磁力线？而不是静止在磁场中？静止在磁场中的电荷是不会受到洛伦兹力的。
麦克斯韦认为,理想情况下,一个静止的电荷周围可以认为存在一个静电场,因此静止的电荷周围没有磁场.而一个匀速运动的电荷周围是一个动电场,会产生磁场.
但是如果另一个人和这个电荷一起运动,与电荷相对静止,那对他而言,这个电荷周围是不是就没有磁场?
那磁场的存在与否是否就与观测者有关?
如果有一个导体棒，使它在一个匀强磁场中向垂直于磁场方向运动，会产生感应电动势。但是对于这个磁场中的每一点而言，它们都是完全相同的，即无法辨别的，如果没有其他参照物，那导体棒怎样判断自己在运动从而产生感应电动势？
如果“我”是那个导体棒，“我”在重力和安培力综合作用下受力平衡，向下做匀速直线运动，在此期间，没有任何参照物可供参考，“我”也不知道自己受重力，“我”只看到自己所受合力为0，因此“我”认为“我”是静止的，“我”不就会看到自己静止在匀强磁场中，却又有感应电动势了吗？
“导体里面的所有的电子是不是都一起向右运动”关键是它们运动的参照物是什么？如果是匀强磁场，可匀强磁场是处处一样且连续的，怎样参考？
关键是导体在切割磁力线的本质是什么，匀强磁场处处一样，导体怎么知道自己在切割磁力线？而不是静止在磁场中？静止在磁场中的电荷是不会受到洛伦兹力的。
是的,兄弟你太聪明了.
磁场和电场其实是一回事情,观察者观测到的是电场力还是磁场力,完全和他所处的参考系有关系.
也就是说,电场力在另一个相对运动的参考系中,被观测到的是磁场力；但是它们本质上其实是一种东西.
鉴定的方法,可以用狭义相对论的相对密度以及相对速度的关系推导出来,然后就会发现：磁场力（或者叫做洛伦兹力）本质上和电场力在方程形式上也是统一的,具体怎么求我忘记了,但是这充分证明了电磁现象在经典物理学范畴里面的统一.具体你可以去看看费曼物理学,里面说的很详细.
当然麦克斯韦的电磁方程组,则是从理论以及形式上高度概括了电磁场变化的运动形式,这就不详述了.
小兄弟如果你只是一个高中生,就能想到这些问题,那么我由衷的佩服你.是个研究理论物理的好料子,加油!
再问： 谢谢。 还有个问题，如果有一个导体棒，使它在一个匀强磁场中向垂直于磁场方向运动，会产生感应电动势。但是对于这个磁场中的每一点而言，它们都是完全相同的，即无法辨别的，如果没有其他参照物，那导体棒怎样判断自己在运动从而产生感应电动势？ 是不是对于导体棒而言，磁场能转化成了电场能，也就是对于它而言，磁感应强度减小，电磁强度增加？
再答： 首先通过刚才的解答，我想你已经明白了磁场力和电场力其实是一回事。一个运动的电荷在磁场中，会受到磁场力的作用产生偏转，也就是洛伦兹力的本质我想也不用多说了。 那么，导体在磁场中运动会产生感应电动势，也就是广泛应用的法拉第电磁感应定律，其本质的原理是什么呢？ 当导体放在磁场中而且在外力的作用下运动时，组成导体的分子电荷（正电荷和电子，也就是负电荷）相当于在外力的作用下在磁场中运动。那么想想洛伦兹力的现象，运动电荷在磁场力的作用下，会朝和运动方向垂直的方向发生偏转（左手定则）。所以以上导体中的电荷，其实是在洛伦兹力作用下，会朝与导体棒运动方向垂直的方向，也就是顺着导体棒的方向运动！ 大量的电荷都一起运动，如果回路不是闭合的，那么显然，在导体的一端就会和另外一端相比电荷量不均衡，这就是感应电动势的来源；如果回路是闭合的，就自然产生感应电流了。 所以这里面不是有什么单纯的磁场能在作怪，而是导体在切割磁力线时，把它自己的动能转化成了电能。
再问： 关键是导体在切割磁力线的本质是什么，匀强磁场处处一样，导体怎么知道自己在切割磁力线？而不是静止在磁场中？静止在磁场中的电荷是不会受到洛伦兹力的。
再答： 如上所述，所谓导体在切割磁力线，其实是电子在随着导体一起在磁场中运动。 就这么说吧，假设你推着导体在向右侧运动，那么导体里面的所有的电子是不是都一起向右运动？那么它在磁场中就会受到洛伦兹力的作用。 就这么简单。
再问： 如果“我”是那个导体棒，“我”在重力和安培力综合作用下受力平衡，向下做匀速直线运动，在此期间，没有任何参照物可供参考，“我”也不知道自己受重力，“我”只看到自己所受合力为0，因此“我”认为“我”是静止的，“我”不就会看到自己静止在匀强磁场中，却又有感应电动势了吗？ “导体里面的所有的电子是不是都一起向右运动”关键是它们运动的参照物是什么？如果是匀强磁场，可匀强磁场是处处一样且连续的，怎样参考？
再答： 这里面有一个问题，如果存在安培力，一定就存在闭合回路，那么导体中的电子相对于闭合回路的其他部分，其运动变化是可以被“感知”的。或者说，导体中的电子一定能看到随着它们的运动，闭合回路的面积在发生变化。这种闭合空间的伸缩直接导致穿过这个空间中的磁通量发生变化，从而产生了感应电动势。 这问题详细解释起来，似乎有点到底是鸡生蛋还是蛋生鸡一样。到底是存在方被感知，还是感知方存在~~~~~~物理学的令人心醉的地方正在于此。
磁场和电场其实是一回事情,观察者观测到的是电场力还是磁场力,完全和他所处的参考系有关系.
也就是说,电场力在另一个相对运动的参考系中,被观测到的是磁场力；但是它们本质上其实是一种东西.
鉴定的方法,可以用狭义相对论的相对密度以及相对速度的关系推导出来,然后就会发现：磁场力（或者叫做洛伦兹力）本质上和电场力在方程形式上也是统一的,具体怎么求我忘记了,但是这充分证明了电磁现象在经典物理学范畴里面的统一.具体你可以去看看费曼物理学,里面说的很详细.
当然麦克斯韦的电磁方程组,则是从理论以及形式上高度概括了电磁场变化的运动形式,这就不详述了.
小兄弟如果你只是一个高中生,就能想到这些问题,那么我由衷的佩服你.是个研究理论物理的好料子,加油!
再问： 谢谢。 还有个问题，如果有一个导体棒，使它在一个匀强磁场中向垂直于磁场方向运动，会产生感应电动势。但是对于这个磁场中的每一点而言，它们都是完全相同的，即无法辨别的，如果没有其他参照物，那导体棒怎样判断自己在运动从而产生感应电动势？ 是不是对于导体棒而言，磁场能转化成了电场能，也就是对于它而言，磁感应强度减小，电磁强度增加？
再答： 首先通过刚才的解答，我想你已经明白了磁场力和电场力其实是一回事。一个运动的电荷在磁场中，会受到磁场力的作用产生偏转，也就是洛伦兹力的本质我想也不用多说了。 那么，导体在磁场中运动会产生感应电动势，也就是广泛应用的法拉第电磁感应定律，其本质的原理是什么呢？ 当导体放在磁场中而且在外力的作用下运动时，组成导体的分子电荷（正电荷和电子，也就是负电荷）相当于在外力的作用下在磁场中运动。那么想想洛伦兹力的现象，运动电荷在磁场力的作用下，会朝和运动方向垂直的方向发生偏转（左手定则）。所以以上导体中的电荷，其实是在洛伦兹力作用下，会朝与导体棒运动方向垂直的方向，也就是顺着导体棒的方向运动！ 大量的电荷都一起运动，如果回路不是闭合的，那么显然，在导体的一端就会和另外一端相比电荷量不均衡，这就是感应电动势的来源；如果回路是闭合的，就自然产生感应电流了。 所以这里面不是有什么单纯的磁场能在作怪，而是导体在切割磁力线时，把它自己的动能转化成了电能。
再问： 关键是导体在切割磁力线的本质是什么，匀强磁场处处一样，导体怎么知道自己在切割磁力线？而不是静止在磁场中？静止在磁场中的电荷是不会受到洛伦兹力的。
再答： 如上所述，所谓导体在切割磁力线，其实是电子在随着导体一起在磁场中运动。 就这么说吧，假设你推着导体在向右侧运动，那么导体里面的所有的电子是不是都一起向右运动？那么它在磁场中就会受到洛伦兹力的作用。 就这么简单。
再问： 如果“我”是那个导体棒，“我”在重力和安培力综合作用下受力平衡，向下做匀速直线运动，在此期间，没有任何参照物可供参考，“我”也不知道自己受重力，“我”只看到自己所受合力为0，因此“我”认为“我”是静止的，“我”不就会看到自己静止在匀强磁场中，却又有感应电动势了吗？ “导体里面的所有的电子是不是都一起向右运动”关键是它们运动的参照物是什么？如果是匀强磁场，可匀强磁场是处处一样且连续的，怎样参考？
再答： 这里面有一个问题，如果存在安培力，一定就存在闭合回路，那么导体中的电子相对于闭合回路的其他部分，其运动变化是可以被“感知”的。或者说，导体中的电子一定能看到随着它们的运动，闭合回路的面积在发生变化。这种闭合空间的伸缩直接导致穿过这个空间中的磁通量发生变化，从而产生了感应电动势。 这问题详细解释起来，似乎有点到底是鸡生蛋还是蛋生鸡一样。到底是存在方被感知，还是感知方存在~~~~~~物理学的令人心醉的地方正在于此。