探究磁場的實質(zhì)以及洛倫茲力的大小（實驗報告）

河北省保定市農(nóng)業(yè)科學研究所　溫海龍

探究磁場的實質(zhì)以及洛倫茲力的大?。▽嶒瀳蟾妫?/p>

河北省保定市農(nóng)業(yè)科學研究所溫海龍

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

電荷；磁單極子；安培力；磁場；洛倫茲力

首先，在探究磁場的實質(zhì)前，本人先介紹下自己的看法。對于磁場，本人認為，電場在空間移動留下的痕跡，就是磁場，在某個地方，一個電場剛離開另一個又馬上補充過來，這樣不斷地連續(xù)地離開補充外在表現(xiàn)就是磁場了，也就是說相對靜止的電場是電場，不表現(xiàn)出磁場，相對運動的電場則產(chǎn)生相對的磁場。

那么，先來看一個靜止的點電荷，在它的周圍，輻射似的形成電場（這里多說一句，如果這個點電荷運動的話，就會在原來“靜止”的空間形成磁場）。如果是一排點電荷，均勻地排在導線里面，會形成電場線垂直于導線的穩(wěn)定電場，此時外在表現(xiàn)還看不到磁場。可是，這時候，如果這些點電荷勻速地在導線中運動，這時候磁場就出現(xiàn)了，就會形成方向為環(huán)繞著導線的磁感線的穩(wěn)定磁場。這時候，我有一個大膽的猜測。如果我們的速度跟導線里點電荷速度保持一致，讓我們繼續(xù)保持相對靜止，這時候磁場消失了（相當于導線中電流為0，沒有電流，也就沒有了磁場）！而剛才形成的方向為環(huán)繞著導線的磁感線的穩(wěn)定磁場，這里代表著磁場的磁感線，環(huán)繞著電荷運動方向形成了一個個圓環(huán)，這一個個圓環(huán)又會不會是電荷產(chǎn)生的電場的運動軌跡的外在表現(xiàn)呢？所以，在此得出結(jié)論，電場是主，磁場只是電場非靜止狀態(tài)下的一種表現(xiàn)形式，不論是電場還是磁場，其根源都是電荷。當然，這只是一種簡單的推測，不排除其他情況。

現(xiàn)在，我們做個試驗，如下圖所示。

一排帶正電點電荷均勻地排在導線里面（圖中兩條直線中間的一排圓圈），并且勻速地從右向左運動，速度是V，會形成如圖所示的環(huán)形磁場。同時一帶正電粒子A，位于導線上方，也自右向左運動，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受到的電場力和磁場力（洛倫茲力），在粒子A的三種速度下，所受到的電場力穩(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。

當粒子A速度為V1時，A受到兩個力，電場力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。

當粒子A速度為V2時，在我們外部看來，導線中正電荷速度不變也就是電流不變，外界磁場也就沒變，洛倫茲力方向也就沒變，這時候A依舊受到兩個力，電場力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，保持著相對靜止，即V2等于V，也就是說當我們的速度與A一樣時，對于我們來說導線中根本沒有電流，沒有電流也就沒有磁場，也就不受洛倫茲力，即沒有F′，只受一個電場力F，所受合力為F。

繼續(xù)分析，當粒子速度為V3時，在我們外部看來，導線中正電荷速度依舊不變，也就是電流依舊不變，外界磁場依舊沒變，洛倫茲力方向也依舊沒變，這時候A依舊受到兩個力，電場力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，此時如果我們依舊與粒子A速度保持相對靜止，這時候是V3大于V，也就相當于電流方向逆轉(zhuǎn)（因為V3大于V，也就相當于電荷自左向右運動，電流也逆向自左向右了），磁場也就逆轉(zhuǎn)了，磁場方向也變?yōu)榉聪?，所受洛倫茲力也就反向了?/p>

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

本人的個人看法和猜測結(jié)果是，粒子A所受的合力應(yīng)該按后面那種情況來分析，而不是單純地認為合力應(yīng)該是F-F′，比如上文中的第二種情況，當粒子A速度為V2等于V時，粒子A相對于導線中的電荷確實靜止不變，就不應(yīng)該產(chǎn)生磁場作用的洛倫茲力。因為即使它們速度都為0，靜止在這里，但是對于別的慣性系來說，粒子A和導線中的電荷都在運動，那么對于別的慣性系來說，導線中電荷運動就會產(chǎn)生電流，有電流就會有磁場，而粒子A在這個磁場中運動又會產(chǎn)生洛倫茲力，那對于別的慣性系來說就憑空產(chǎn)生并多出一個洛倫茲力了？所以這根本說不通。本人的看法是，對于這種變化的磁場，應(yīng)該具體分析它那個狀態(tài)所處的磁場來具體考慮和分析，同時本人覺得楞次定律在