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    利用電荷電量與速度關系推導幾個電磁學基本定律

    2018-05-14 04:45:20李冬雪
    科技風 2018年28期

    摘 要:由電荷與速度關系,導出電流元相互作用的安培定律,導出電荷在磁場中運動所受洛侖茲力,并對J.J湯姆遜測電子荷質(zhì)比過程的分析,說明其結果并未違反運動電荷與速度關系。

    關鍵詞:運動電荷與速度關系;安培定律;洛侖茲力;荷質(zhì)比實驗

    5 磁體磁性來源等反例

    以下的說明是在當代量子力學和粒子物理學基礎上的猜測:對一個原子來說,原子核中的質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)相等,質(zhì)子電量又與電子電量相等。因此,原子中正電荷數(shù)與負電荷數(shù)相等。不同的原子的質(zhì)子數(shù)不同,且運動狀態(tài)也不同,且同一個原子質(zhì)子和電子運動狀態(tài)也不同。由此,經(jīng)典理論認為如果運動對電量有影響,由于原子中質(zhì)子與電子運動狀態(tài)不同,且核外電子運動也有差異,所以,電荷電量只要與運動速度有一點關系,原子核中的正電荷與核外的負電荷就不能精確相等了。并且,物體在加熱和冷卻時,核外電子比核內(nèi)質(zhì)子更容易受影響,如果運動對電量有影響,就可以用加熱或冷卻方式獲得電量,但是從未發(fā)生過這樣的事。

    在經(jīng)典理論框架下這些認識是有道理的,但這些結論的前提是電子是點電荷,它在原子核周圍的運動類似于行星模型,當原子接受能量時,電子電子這種運動加強。

    這個前提是有疑問的,電子在做宏觀運動時確實可以看做質(zhì)點,在原子這樣小的區(qū)域,電子就不能看做點粒子,而是存在于一個范圍內(nèi)的物理態(tài),或者說是個電子包。

    可以認為電子在原子核周圍沒有做宏觀運動,接受外界能量后,對其對外場的大小并沒有影響。磁石的磁效應,也應該是電荷運動導致,但絕不會是分子電流。磁石磁場可能是電子作為一團物質(zhì)類似于轉動的結果。這種轉動應該看做電子存在的一種屬性,是電子結構的一部分。

    電子不因轉動而使外觀電量改變,電子轉動使磁石形成類似于環(huán)形電流的狀態(tài)。將電子看成一個有體積的電子波包,其它電荷定向運動時,相對于電子包的一部分速度較大,相對于另一部分速度較小,則定向運動電荷對此“電子包”不同位置產(chǎn)生大小不同的力。相對磁石靜止的電荷,磁石的正負電荷作用力平衡抵消,看不出效應。

    磁石中的電子雖運動,但不對外顯電量增加,所以總體電量仍平衡。對電子自身結構的認識還有待發(fā)展,但電子自身有結構,不是點電荷,電子在原子核周圍的運動與電子的宏觀運動不同,這一點是肯定的。

    新理論還需要有甄別性的實驗來驗證。

    參考文獻:

    [1]李冬雪.平衡力是洛侖茲變換下的不變量[J].科學中國人,2016(20):19-20.

    [2]愛因斯坦,李灝,譯.相對論的意義[M].北京:科學出版社,1961:30.

    [3]李冬雪.運動電荷電量與速度關系[J].科學家,2017(23):88-90.

    作者簡介:李冬雪,中學一級教師,研究方向:電磁學。

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