作业帮关于两运动电荷的洛伦兹力的问题
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：综合作业 时间：2024/05/18 12:47:16
关于两运动电荷的洛伦兹力的问题
现有相邻的两运动电荷A、B以相同速度向北水平运动,两者相对静止.
现以地面为参考系,根据麦克斯韦的理论,由于电荷A的运动,电荷A的电场在空间中变化,会激起磁场b.向北运动的电荷B在,在由电荷A运动产生的磁场b中运动,应该会受洛伦兹力作用.
现以电荷A为参考系,电荷A不会产生磁场,电荷B也不运动,应该不会受洛伦兹力作用.
请问,不同参考系的选择却造成不同的物理现象的描述,究竟是哪里出错了呢?
若如 6楼 sqlchitao - 高级魔法师 七级 所说
那么，洛伦兹力和电场力其实是一样的吗？
现有相邻的两运动电荷A、B以相同速度向北水平运动,两者相对静止.
现以地面为参考系,根据麦克斯韦的理论,由于电荷A的运动,电荷A的电场在空间中变化,会激起磁场b.向北运动的电荷B在,在由电荷A运动产生的磁场b中运动,应该会受洛伦兹力作用.
现以电荷A为参考系,电荷A不会产生磁场,电荷B也不运动,应该不会受洛伦兹力作用.
请问,不同参考系的选择却造成不同的物理现象的描述,究竟是哪里出错了呢?
若如 6楼 sqlchitao - 高级魔法师 七级 所说
那么，洛伦兹力和电场力其实是一样的吗？
问题出在忽视了电场力.如果把电场力和磁场力都考虑上,不同参考系的描述就不会矛盾了.
以电荷A为参考系,电荷A不会产生磁场,电荷B也不运动,不会受洛伦兹力作用,但会受到静电力作用,因而相向或相斥运动.
以地面为参考系,根据麦克斯韦的理论,由于电荷A的运动,电荷A的电场在空间中变化,会激起随动变化的磁场b.向北运动的电荷B在由电荷A运动产生的磁场b中运动,会受洛伦兹力作用,同时也受到电场力作用,二者的合力即是其作用力.计算可知,结果与以电荷A为参考系的并不矛盾,同样相向或相斥运动,而且在相对论范畴中符合洛伦兹协变性.具体可以参考
http://zhidao.baidu.com/question/105799867.html
yang673753963的回答是错误的,因为磁场是分布于全空间的,谈不上磁场会移动.实际上只是B处的磁场强度相对不变,并非B相对磁场静止.A激发的空间磁场在空间中的强度分布是随A的运动而变化的,使得B处的磁场强度相对不变.
答楼主：二者并不一样,只是在运动效果上可以进行力的叠加.他们可以看作是统一的电磁力的两个部分.
再讨论yang673753963的新回答：
首先,磁场是电荷运动产生的,静止电荷不产生磁场,所以说“磁场是电荷产生的,电荷在那电荷产生的磁场就在那”这一说法是不准确的；
其次,假设电荷移动相对于电荷的磁场也一起移动,那么对于无限长的导体电流,其上任一电荷Q产生的磁场都随Q不停运动且速度同Q,则与电流同速的电荷B由于相对其上任一电荷Q静止,因此B相对任一电荷Q产生的磁场都不运动,所以就不存在B受电流的洛伦磁力；进一步的,如果存在同样电流速度的另一根电流导体,由于它们之间任意电荷之间相对静止,因此彼此都不会受到对方的磁力.
从前面的假设还可以得到：静止电荷会受到运动电荷或电流产生的“运动磁场”的洛仑兹力,因为静止电荷与“运动磁场”之间相对运动.
但是,我们知道,无限长的导体电流在空间产生稳恒磁场,空间各点的磁场强度不随时间变化,电荷在其中同速运动必然会受到洛伦兹力；而两根同样电流导体之间也存在磁力作用,这是实验已经证明了的.可见假设错误.
还有,如果磁场是随着A、B一起运动的,那么在A、B看来,空间应具有相对不变的稳恒磁场,但实际上,A、B都发现空间只有静电场,没有磁场.这是显然的,因为对B来说,A相对静止,不产生磁场；反之同样.而磁场不会因为电荷相对其静止就不存在.
这里分歧的关键就在空间磁场强度的变化是否就是磁场的移动.很明显,作为磁场源的运动电荷是移动的,在空间激发孤波式变化的磁场.但认为磁场会随电荷移动而移动的观点会导致同速平行电流间无磁场力的与实验不符的错误结论.
以电荷A为参考系,电荷A不会产生磁场,电荷B也不运动,不会受洛伦兹力作用,但会受到静电力作用,因而相向或相斥运动.
以地面为参考系,根据麦克斯韦的理论,由于电荷A的运动,电荷A的电场在空间中变化,会激起随动变化的磁场b.向北运动的电荷B在由电荷A运动产生的磁场b中运动,会受洛伦兹力作用,同时也受到电场力作用,二者的合力即是其作用力.计算可知,结果与以电荷A为参考系的并不矛盾,同样相向或相斥运动,而且在相对论范畴中符合洛伦兹协变性.具体可以参考
http://zhidao.baidu.com/question/105799867.html
yang673753963的回答是错误的,因为磁场是分布于全空间的,谈不上磁场会移动.实际上只是B处的磁场强度相对不变,并非B相对磁场静止.A激发的空间磁场在空间中的强度分布是随A的运动而变化的,使得B处的磁场强度相对不变.
答楼主：二者并不一样,只是在运动效果上可以进行力的叠加.他们可以看作是统一的电磁力的两个部分.
再讨论yang673753963的新回答：
首先,磁场是电荷运动产生的,静止电荷不产生磁场,所以说“磁场是电荷产生的,电荷在那电荷产生的磁场就在那”这一说法是不准确的；
其次,假设电荷移动相对于电荷的磁场也一起移动,那么对于无限长的导体电流,其上任一电荷Q产生的磁场都随Q不停运动且速度同Q,则与电流同速的电荷B由于相对其上任一电荷Q静止,因此B相对任一电荷Q产生的磁场都不运动,所以就不存在B受电流的洛伦磁力；进一步的,如果存在同样电流速度的另一根电流导体,由于它们之间任意电荷之间相对静止,因此彼此都不会受到对方的磁力.
从前面的假设还可以得到：静止电荷会受到运动电荷或电流产生的“运动磁场”的洛仑兹力,因为静止电荷与“运动磁场”之间相对运动.
但是,我们知道,无限长的导体电流在空间产生稳恒磁场,空间各点的磁场强度不随时间变化,电荷在其中同速运动必然会受到洛伦兹力；而两根同样电流导体之间也存在磁力作用,这是实验已经证明了的.可见假设错误.
还有,如果磁场是随着A、B一起运动的,那么在A、B看来,空间应具有相对不变的稳恒磁场,但实际上,A、B都发现空间只有静电场,没有磁场.这是显然的,因为对B来说,A相对静止,不产生磁场；反之同样.而磁场不会因为电荷相对其静止就不存在.
这里分歧的关键就在空间磁场强度的变化是否就是磁场的移动.很明显,作为磁场源的运动电荷是移动的,在空间激发孤波式变化的磁场.但认为磁场会随电荷移动而移动的观点会导致同速平行电流间无磁场力的与实验不符的错误结论.