大学物理10-1 39页

同学们好！?爱因斯坦70岁生日时的微笑正如爱因斯坦所描述的，建造新的理论不是像把旧仓库拆了，去造摩天楼；倒不如说成，像爬上一座山，使你能得到更好的视野。如果你朝后看，你还能看到你的旧理论、你的出发点。旧理论并没有消失掉，只是它看上去变小了，也没有以前那么重要。------柯尔《物理学与头脑相遇的地方》\n第十章运动电荷间的相互作用稳恒磁场结构框图运动电荷间的相互作用磁场稳恒磁场磁感应强度毕-萨定律磁场的高斯定理安培环路定理磁场的基本性质洛仑兹力安培定律带电粒子在磁场中的运动霍耳效应磁力和磁力矩磁力的功顺磁质、抗磁质和铁磁质的磁化磁场强度介质中的安培环路定理学时：10\n难点运动电荷之间的相互作用，磁场是电场的相对论效应，磁介质，重点基本概念：磁感应强度，磁通量，电流磁矩，基本规律：磁场叠加原理，毕－萨定律及其应用，稳恒磁场高斯定理和环路定理，磁场的基本性质（无源场、涡旋场）基本计算：稳恒磁场分布，洛仑兹力，安培力，磁力矩，\n§10.1运动电荷间相互作用要求：了解处理问题的思路，理解结论的物理意义磁场是从哪里来的？？？？具体含义出发点：讨论运动电荷间相互作用\n无论检验电荷相对于观察者（场源电荷）运动或静止场中检验电荷受力求解分布本节讨论的“运动”电荷相互作用不是指场源电荷与检验电荷间相对运动.而是指对观察者而言，场源电荷、检验电荷是运动的.上一章讨论的电相互作用：场源电荷相对于观察者静止（静电场）\n问题：场源电荷相对于观察者运动（非静电场）场中检验电荷受力如何？其电场如何分布？一.运动电荷周围的电场前提（2）高斯定理对运动电荷电场仍成立.（高斯定理比库仑定律普遍）（3）洛仑兹变换适用.（1）在不同参考系中，电荷的电量不变.（为相对论不变量）\n：固接于观察者：固接于电容器+-（a）讨论电场以一个特例来研究运动电荷的电场，所选研究对象：极板为正方形的平行板电容器电场+-（b）讨论电场+-\n边长（原长）：带电量：电场分布：电荷密度：板外板间中:电容器静止（情况相同）\n中:电容器以速率沿轴运动.带电量:电荷密度:边长:\nS系中非静电场分布:仍有面对称性.系中静电场分布:面对称性\n电场分布:仍有面对称性.板外板间即在方向上高斯定理仍成立.\n带电量:边长:板间距离缩短电荷密度：电场分布：即在方向上（b）\n推广：运动电荷电场分布的一般规律：在电荷相对其静止的参考系中：（静电场）在电荷相对其运动的参考系中：（运动电荷电场）平行于相对速度方向的场强分量不变.垂直于相对速度方向的场强分量扩大倍.\n当场源电荷相对于观察者沿方向以匀速运动时：电场强度在不同惯性系中的变换公式：\nP270[例一]在S系中以沿x轴匀速运动点电荷q的电场.（电场对x轴旋转对称分布，可只讨论xy平面内的情况。）建立固接于的系：\n至场点位矢与夹角.式中：讨论与系中（静电场）比较\n比较：在系中（静电场，球对称分布）在系中（运动电荷的电场，无球对称性）对方向旋转对称分布\n静止电荷的电场二者比较运动电荷的电场\n二.运动电荷间的相互作用思路：因为只知在场源电荷相对观察者静止时有成立，所以先在固结于场源电荷的系中求，至系中再用相对论变换问题：系（观察者）中场源电荷以运动检验电荷以运动求场源电荷与检验电荷的相互作用\n设系中：由270页10.1-4式有：由：得：\n相对论力的变换式（教材185页8.4-13式）将变换回系：将变换回系时要用到速度变换\n由164页8.2-14式检验电荷以运动：设系中\n系代入185页8.4-13式得：\n得在系中看来，以运动的场源电荷和以运动的检验电荷间相互作用：只与场源电荷有关令为磁感应强度电场力磁场力得：（教材274页*）\n运动电荷间的相互作用：磁感应强度：检验电荷相对于观察者的速度场源电荷相对于观察者的速度磁场力：与场源电荷、检验电荷相对于观察者的速度均有关。电场力：与场源电荷相对于观察者的速度有关；与检验电荷相对于观察者的速度无关。\n所以，磁场是电场的相对论效应。磁场力只是运动电荷相互作用力的一部分(是其中与检验电荷相对于观察者速度相关的那一部分)，不是空间又出现了一个新的场，而是为了处理问题方便，人为地定义了一个新的场——磁场.我曾确信，在磁场中作用在一个运动物体上的电动力不过是一种电场力罢了，正是这种确信或多或少地促使我去研究狭义相对论。——爱因斯坦电磁场是统一的整体，在不同条件下表现形式不同，其物理图象是：\n检验电荷静止——只受电场力运动（相对观察者）电场力磁场力场源静止电荷—激发静电场运动电荷（相对于观察者）激发电场激发磁场\n要求：对磁场的来源，电磁场的统一性，在不同条件下的表现形式形成清晰的物理图象；从物理学认识客观世界规律，探求事物的本质及其相互关系的方法中得到启发。电现象磁现象电流的磁效应电磁感应麦克斯韦方程磁场是电场的相对论效应注意：在电磁学中，无论速度多么小（v<