【摘要】本文分析了兩平行無限長載流直導(dǎo)線間存在著相互作用的庫侖力,并運用運動電荷的物理模型,用洛侖茲協(xié)變量的變換關(guān)系導(dǎo)出了相互作用磁力的公式,解釋了實驗現(xiàn)象。
【關(guān)鍵詞】庫侖力 洛侖茲力 洛侖茲協(xié)變量
【中圖分類號】O44 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)04-0232-02
一、在現(xiàn)行的電磁學(xué)教材中,都是從磁場的角度出發(fā)討論平行無限長載流直導(dǎo)線間的相互作用力的問題。
如圖1為載有穩(wěn)恒電流Ⅰ的兩根平行無限長直導(dǎo)線,其間距離為a。由無限長載流直導(dǎo)線的磁場公式及安培定律很容易算出每根導(dǎo)線單位長度所受的磁相互作用力大小為:
由于另一根導(dǎo)線表面也分布有均勻電荷,故將受到該電場的庫侖力。由電動力學(xué)的方法可算出,導(dǎo)體表面電荷密度?濁很小,所以該庫侖力與兩導(dǎo)線的電流之間的磁相互作用力比較起來可以忽略不計,這也是《電磁學(xué)》教材討論電場力的原因之一。
二、可運用運動電荷的模型分析平行無限長載流直導(dǎo)線間的相互作用力。
由(10)式明顯看出:當(dāng)兩導(dǎo)線通有同向電流時,相互吸引,通有反向電流時,相互排斥。(10)式合理解釋了實驗現(xiàn)象。由(10)式得出磁力的大小與磁場導(dǎo)出的公式(1)相符合,這說明在本問題的討論中運用運動電荷模型是可行的。
通過以上討論,既獲得了對本問題的較全面的認識,又開拓了分析思路,訓(xùn)練了綜合運用知識分析問題的能力,而且深化了對電場力和磁場力的統(tǒng)一性及相對性的認識。因此,這樣的討論對教、學(xué)兩個方面都大有裨益。
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