河北省保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所　溫海龍

探究磁場(chǎng)的實(shí)質(zhì)以及洛倫茲力的大?。▽?shí)驗(yàn)報(bào)告）

河北省保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所溫海龍

電和磁有太多的相似之處，但是目前只發(fā)現(xiàn)電荷存在著單獨(dú)的一極，也就是說(shuō)正電荷和負(fù)電荷是可以單獨(dú)存在的。至于磁現(xiàn)象，雖然與電現(xiàn)象有太多的相似并表現(xiàn)出極大的對(duì)稱之處，但是單獨(dú)的磁極至今沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，也就是說(shuō)至今為止，還沒(méi)有足夠的證據(jù)表明有磁單極子的存在。

電荷；磁單極子；安培力；磁場(chǎng)；洛倫茲力

首先，在探究磁場(chǎng)的實(shí)質(zhì)前，本人先介紹下自己的看法。對(duì)于磁場(chǎng)，本人認(rèn)為，電場(chǎng)在空間移動(dòng)留下的痕跡，就是磁場(chǎng)，在某個(gè)地方，一個(gè)電場(chǎng)剛離開(kāi)另一個(gè)又馬上補(bǔ)充過(guò)來(lái)，這樣不斷地連續(xù)地離開(kāi)補(bǔ)充外在表現(xiàn)就是磁場(chǎng)了，也就是說(shuō)相對(duì)靜止的電場(chǎng)是電場(chǎng)，不表現(xiàn)出磁場(chǎng)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng)則產(chǎn)生相對(duì)的磁場(chǎng)。

那么，先來(lái)看一個(gè)靜止的點(diǎn)電荷，在它的周?chē)?，輻射似的形成電?chǎng)（這里多說(shuō)一句，如果這個(gè)點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)的話，就會(huì)在原來(lái)“靜止”的空間形成磁場(chǎng)）。如果是一排點(diǎn)電荷，均勻地排在導(dǎo)線里面，會(huì)形成電場(chǎng)線垂直于導(dǎo)線的穩(wěn)定電場(chǎng)，此時(shí)外在表現(xiàn)還看不到磁場(chǎng)?？墒牵@時(shí)候，如果這些點(diǎn)電荷勻速地在導(dǎo)線中運(yùn)動(dòng)，這時(shí)候磁場(chǎng)就出現(xiàn)了，就會(huì)形成方向?yàn)榄h(huán)繞著導(dǎo)線的磁感線的穩(wěn)定磁場(chǎng)。這時(shí)候，我有一個(gè)大膽的猜測(cè)。如果我們的速度跟導(dǎo)線里點(diǎn)電荷速度保持一致，讓我們繼續(xù)保持相對(duì)靜止，這時(shí)候磁場(chǎng)消失了（相當(dāng)于導(dǎo)線中電流為0，沒(méi)有電流，也就沒(méi)有了磁場(chǎng)）！而剛才形成的方向?yàn)榄h(huán)繞著導(dǎo)線的磁感線的穩(wěn)定磁場(chǎng)，這里代表著磁場(chǎng)的磁感線，環(huán)繞著電荷運(yùn)動(dòng)方向形成了一個(gè)個(gè)圓環(huán)，這一個(gè)個(gè)圓環(huán)又會(huì)不會(huì)是電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)軌跡的外在表現(xiàn)呢？所以，在此得出結(jié)論，電場(chǎng)是主，磁場(chǎng)只是電場(chǎng)非靜止?fàn)顟B(tài)下的一種表現(xiàn)形式，不論是電場(chǎng)還是磁場(chǎng)，其根源都是電荷。當(dāng)然，這只是一種簡(jiǎn)單的推測(cè)，不排除其他情況。

現(xiàn)在，我們做個(gè)試驗(yàn)，如下圖所示。

一排帶正電點(diǎn)電荷均勻地排在導(dǎo)線里面（圖中兩條直線中間的一排圓圈），并且勻速地從右向左運(yùn)動(dòng)，速度是V，會(huì)形成如圖所示的環(huán)形磁場(chǎng)。同時(shí)一帶正電粒子A，位于導(dǎo)線上方，也自右向左運(yùn)動(dòng)，速度分別為V1，V2和V3，其中V1小于V，V2等于V，V3大于V，現(xiàn)在，我們來(lái)分析下粒子A的受力情況。

現(xiàn)在只考慮粒子A受到的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力（洛倫茲力），在粒子A的三種速度下，所受到的電場(chǎng)力穩(wěn)定不變，我們記作F，受到的洛倫茲力我們記作F′，現(xiàn)在具體分析下這三種情況。

當(dāng)粒子A速度為V1時(shí)，A受到兩個(gè)力，電場(chǎng)力F，方向向上，洛倫茲力F′，方向向下，所受合力為F-F′，方向向上。

當(dāng)粒子A速度為V2時(shí)，在我們外部看來(lái)，導(dǎo)線中正電荷速度不變也就是電流不變，外界磁場(chǎng)也就沒(méi)變，洛倫茲力方向也就沒(méi)變，這時(shí)候A依舊受到兩個(gè)力，電場(chǎng)力F，方向向上，洛倫茲力F′，方向向下，所受合力為F-F′，方向向上。

但是，如果我們此時(shí)站在A的角度考慮，A的速度與帶電粒子速度一致，保持著相對(duì)靜止，即V2等于V，也就是說(shuō)當(dāng)我們的速度與A一樣時(shí)，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)導(dǎo)線中根本沒(méi)有電流，沒(méi)有電流也就沒(méi)有磁場(chǎng)，也就不受洛倫茲力，即沒(méi)有F′，只受一個(gè)電場(chǎng)力F，所受合力為F。

繼續(xù)分析，當(dāng)粒子速度為V3時(shí)，在我們外部看來(lái)，導(dǎo)線中正電荷速度依舊不變，也就是電流依舊不變，外界磁場(chǎng)依舊沒(méi)變，洛倫茲力方向也依舊沒(méi)變，這時(shí)候A依舊受到兩個(gè)力，電場(chǎng)力F，方向向上，洛倫茲力F′，方向向下，所受合力為F-F′，方向向上。

但是，此時(shí)如果我們依舊與粒子A速度保持相對(duì)靜止，這時(shí)候是V3大于V，也就相當(dāng)于電流方向逆轉(zhuǎn)（因?yàn)閂3大于V，也就相當(dāng)于電荷自左向右運(yùn)動(dòng)，電流也逆向自左向右了），磁場(chǎng)也就逆轉(zhuǎn)了，磁場(chǎng)方向也變?yōu)榉聪?，所受洛倫茲力也就反向了?/p>

所以，問(wèn)題的關(guān)鍵是，只有定義好了這個(gè)磁場(chǎng)，這個(gè)洛倫茲力才能夠正確計(jì)算出來(lái)，同時(shí)本人也很好奇，這三種情況下粒子A所受的合力，究竟應(yīng)該是多少。

本人的個(gè)人看法和猜測(cè)結(jié)果是，粒子A所受的合力應(yīng)該按后面那種情況來(lái)分析，而不是單純地認(rèn)為合力應(yīng)該是F-F′，比如上文中的第二種情況，當(dāng)粒子A速度為V2等于V時(shí)，粒子A相對(duì)于導(dǎo)線中的電荷確實(shí)靜止不變，就不應(yīng)該產(chǎn)生磁場(chǎng)作用的洛倫茲力。因?yàn)榧词顾鼈兯俣榷紴?，靜止在這里，但是對(duì)于別的慣性系來(lái)說(shuō)，粒子A和導(dǎo)線中的電荷都在運(yùn)動(dòng)，那么對(duì)于別的慣性系來(lái)說(shuō)，導(dǎo)線中電荷運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生電流，有電流就會(huì)有磁場(chǎng)，而粒子A在這個(gè)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生洛倫茲力，那對(duì)于別的慣性系來(lái)說(shuō)就憑空產(chǎn)生并多出一個(gè)洛倫茲力了？所以這根本說(shuō)不通。本人的看法是，對(duì)于這種變化的磁場(chǎng)，應(yīng)該具體分析它那個(gè)狀態(tài)所處的磁場(chǎng)來(lái)具體考慮和分析，同時(shí)本人覺(jué)得楞次定律在