请问洛伦兹力的产生原理是什么?即磁场为什么会对运动电荷产生力
物理吧
全部回复
仅看楼主
level 9
遮英纸 楼主
请问洛伦兹力的产生原理是什么?即磁场为什么会对运动电荷产生力的作用?网上搜了搜,没搜到,希望大神指点江山!
2017年12月11日 14点12分 1
level 8
[黑线]
2017年12月11日 14点12分 2
level 12
[微微一笑]建议楼主百度:人存原理
2017年12月11日 14点12分 4
这个我略懂,但我觉得这种解释有点荒唐。我需要一个信得过的科学解释
2017年12月11日 14点12分
@遮英纸 [滑稽]那你怎么信得过洛伦兹力就一定不做功呢?
2017年12月11日 14点12分
@🔯西希之王🔯 这个不一定,只要变换个参考系,洛伦兹力不一定不做功
2017年12月11日 14点12分
@遮英纸 [what]这个我就不懂了,,,楼主详细说说
2017年12月11日 14点12分
level 13
这就是定义啊,电动力学基本公式之一你实在要问就是本源问题,甚至是哲学问题了,没有答案,除非你发明了新的系统理论
2017年12月11日 14点12分 5
好吧,但我觉得电场和磁场应该可以统一,要不也是有某种媒介传导
2017年12月11日 14点12分
我觉得你首先要看得懂广义相对论,或许里面就有答案。真的,很难看懂。
2018年10月10日 15点10分
level 8
磁场其实是电场在相对论效应下的一个方面,洛仑兹力其实是电场力的一种形式,在一个参考系我们叫它电场力,在另一个参考系我们叫它洛仑兹力。
考虑两个同向匀速运动的电荷,它们会产生磁场而有洛仑兹力作用,但如果你跟随它们一起运动,相对静止就没有磁场了,那到底有没有磁场存在呢,这就是矛盾的地方。如果你懂惯性力,就知道洛仑兹力就是我们为了解释而引入的一个“假想力”。具体的原理需要知道一点狭义相对论的知识,下面视频中的穆勒大神就解释的非常清楚形象

2017年12月11日 15点12分 7
但是,为什么洛伦兹力无法做功呢
2017年12月12日 03点12分
@遮英纸 因为洛伦兹力总是垂直于电荷运动的方向啊,所以问题是:为什么洛仑兹力总是和速度垂直?从视频就可以大概看出来,长度只会在运动的方向收缩,导致运动方向所在的直线电荷密度变化,引起的力是垂直于运动方向的
2017年12月13日 03点12分
@BooleLean 视频里根本没有显示洛伦兹力垂直运动方向,视频不严谨,因为那个带电的猫只是增加了垂直于导线方向的速度,这样就好像洛伦兹力做功了一样。
2017年12月13日 04点12分
@遮英纸 我也没懂这个问题,多去研究看看吧
2017年12月13日 04点12分
level 13
你看过电影楚门的世界吧?
他时不时就碰到他的假世界的边缘。
你已经碰触到物理知识的边缘,因为没有人知道这个答案。
爱因斯坦也想知道。他的统一场论努力就是为了这事。
不过费曼有个说法。
2017年12月11日 18点12分 9
建议看看七楼的视频
2017年12月12日 03点12分
@遮英纸 这就是我说的费曼的说法。
2017年12月12日 05点12分
@你问我就对了 那你的意思是这个说法并不是很靠谱,没有得到公认?为什么?
2017年12月12日 09点12分
@遮英纸 其实我是物理吧首先提出这说法的,但这说法还是有漏洞。不完整
2017年12月12日 15点12分
level 8
洛伦兹力本质和库仑力是一样的 因为磁场电场是同一种场 之所以只对运动电荷才产生力的作用是因为相对论效应
2017年12月11日 19点12分 10
level 8
和前面视频相关联的一个视频

如果你对类似的物理科普方面的东西感兴趣的话,可以去我的B站空间收藏夹看下https://space.bilibili.com/183879054/#/,我关注了很多物理方面的UP主,你可以通过我的关注发现更多有意思的内容,比如上面的视频就来自Veritasium真理元素https://space.bilibili.com/94742590/#/,祝你玩的开心[太开心]
2017年12月13日 04点12分 11
谢谢!
2017年12月13日 04点12分
level 8
我第一反应也是想到你说的这种情况,不过因为穆勒博士是我的偶像,应该不会犯这种低级错误,所以我觉得一定是我哪里没想到。我也没想清楚,只能提供几个思路
1.如果我们考虑两根导线的情况,一根导线有电流,另一根没有,有电流的导线中电子的移动导致收缩而让导线带上负电,但另一条导线由于正负电荷平衡所以不会受到力,这就是为什么实验中不通电导线不受力。但这样的话其中静止的单一电荷会受到力的作用,也就是静止的猫确实受到力了?
2.如果向右运动的电子可以等效为向左运动的正电荷(有待商榷)是正确的,猫静止正电荷静止而电子向右运动时按你的分析猫会受到朝向电线的力。等效情况为猫静止电子静止而正电荷向左运动,此时猫受到远离电线的力。这就和前面矛盾了,为了维持一致性,猫应该是不受力的。
3.收缩时电子间的空间并没有收缩而只有电子本身收缩,因为电子可以认为是点电荷,所以收缩可以忽略不计。这是我在评论区看到的一种解释,但我感觉他说的不对。但也真有可能是因为质子和电子的差异导致的。
4.在实际的情况中,核子和电子都在移动。在静止的猫的参考系下,核子来回移动,但是电子以几乎立即中和任何由于原子核运动而引起的电荷不平衡的方式移动,即使当电流流动时,电线保持电中性。然而,当猫在移动时,电子无法中和电荷失衡,因为电子看起来比原子核密度小。也是评论之一
5.也许偶像出错了[泪],我逛了一遍原视频的评论区,大部分人也觉得有问题,但也有相当部分人支持视频并给出解释,可是我英语不好,看不大懂[狂汗]
一直有一个问题我想不懂:
如果是两个同向同速度运动的电子,在我们看来,有磁场力,但在它们参考系看来,相对静止没有“额外”的力,这又是怎么回事?在导线情况下好像特别依赖正电荷的存在。
2017年12月14日 12点12分 13
这是我在知乎上的提问https://www.zhihu.com/question/31732611,很多大神给了解释,可是我也没大看懂[惊哭],看来我还需要更多的学习
2017年12月14日 13点12分
你说的第二点,我们之所以说可以等效,就是因为这两种情况产生的效果相同。但电荷静止时,很明显两种效果不同,不能等效。你说的第三点正是我现在打开手机想要补充的,但其实我并没有系统学过相对论,是否可能要考虑广义相对论?
2017年12月14日 13点12分
你最后提出的问题也挺有价值,我的直觉是,从这个问题可以看来,磁场与电场可以统一,它们其实是一种力。当然穆勒说的那个我仍然觉得不对
2017年12月14日 13点12分
@遮英纸 我也觉得第二点的不能等效,我没学过相对论,但我觉得不需要用到广义相对论,我倾向于认为视频中的方法是对的,只是没有解释清楚而已
2017年12月15日 03点12分
level 12
关于是否能由库仑定律和狭义相对论导出完整的电磁场定律,可参考陈秉乾《电磁学专题研究》第二章第10节第二小节,其中给出了7楼视频所述思路的完整定量过程。
该书第二章第10节的另外两个小节给出了建立电磁场定律的其它途径,第三小节中提及的用变分原理导出电磁场定律的方法具有重要的理论意义,这种方法的具体步骤可参考朗道《场论》的前几章。
朗道的《场论》对电磁场的介绍未涉及规范场论,而规范场论则提供了对电磁场更加深入的认识,它指出电磁场起源于局域U(1)规范对称性。
2017年12月14日 14点12分 15
不知层主是否可以拍一下电磁学专题研究里那页的论证,传上来?感激不尽 !
2017年12月14日 14点12分
@遮英纸 网上可以找电子书。另外我更正一下,书上给出了麦克斯韦方程组的推导,但没有给出洛伦兹力的推导(虽然应该没有太大难度)。
2017年12月14日 14点12分
@tyj518 额那算了,我数学基础不够。但是关于七楼的视频,正如十四楼所说,有许多地方感觉是犯了低级错误,感觉这理论是不对的。
2017年12月14日 14点12分
@遮英纸 想要理解电场与磁场的联系,最好是要学过狭义相对论,然后学习朗道《场论》当中对电磁场规律的推导过程。
2017年12月14日 14点12分
level 8
我觉得还是有道理的,假如那两个平行运动的电子速度达到光速,他们的时间就相当于静止了,在我们看来,他们间的距离就不变,此时磁力就和电场力平衡了,由于超光速不可能,所以磁力不可能比电场力大。
你看白如冰大神计算的结果
v=0时就是库仑力,磁场力为0
v=c时,磁场力等于电场力,在我们的视角,两个电子距离不变,只是这个结果有点奇怪啊
2017年12月16日 05点12分 16
请看看十七楼
2017年12月16日 14点12分
你的思路有点不对啊,当它们达到光速,它们并没有受力平衡,仍然不平衡,只不过在我们看来它们时间停止,虽然有加速度,但没有时间给它们加速而已。
2017年12月16日 14点12分
唉等一下,他就只是乘了一个相对论因子啊??这也太草率了吧!
2017年12月16日 14点12分
@遮英纸 我想的就是你说的这个意思啊
2017年12月16日 15点12分
level 9
遮英纸 楼主
他那个式子怎么算的?我怎么算到它们其实可以平衡?
2017年12月16日 14点12分 17
其他回答有计算过程的https://www.zhihu.com/question/31732611,能直接用导线来类比吗?如果经过些调整,能不能根据你的思路得到光速?
2017年12月16日 15点12分
@BooleLean 明天再说吧。。我还要上学,困的不行
2017年12月16日 15点12分
level 8
准确的告诉你,应该是电子的伯努利现象
2017年12月16日 15点12分 18
伯努利效应不是。。流体么。电子是怎样的伯努利效应?我才疏学浅,多多包涵!
2017年12月16日 15点12分
你百度下伯努利船吸现象。看明白后假设真空中存在介质,电子之间可以通过介质作用,你就明白了
2017年12月16日 15点12分
@遮英纸 其实场和流体很类似的,虽然我不懂层主具体说什么,但好像是有道理的
2017年12月16日 15点12分
@BooleLean 对,超距作用必须有客观媒介,否则陷入唯心
2017年12月16日 16点12分
level 8
我按照你的思路计算下去,发现了非常神奇的结果
开头的磁场公式应该用电流元产生的磁场(毕奥-萨伐尔定律)来代替,假设该电流元的电流为I,长度为L,电荷运动速度为c,这它在r出产生的磁场大小为
B=μIL/4πr*r
I=q/t
L=ct
得到
B=μqc/4πr*r
电荷速度为光速c时,假设两电流元的磁场力和电场力大小相同,则
qcB=kq*q/r*r
带入B就可以消掉q和r得到
c*c=4πk/μ
c=3*10^8m/s
光速就这样计算出来了!
2017年12月17日 03点12分 19
哈哈,原来如此。我今天上午也觉得不对,也用毕奥公式代一下,也发现它的v是个定值,只不过我当时觉得我公式用错了,并没把它的数值计算出来。原来是光速啊。
2017年12月17日 03点12分
但我觉得这个思路本来就不对。因为如果以其中一个小球为参照系,它和另一个球在它们的速度方向本来就没有相对运动,也就是说,在其中一个小球看来,本来不应该有洛伦兹力啊。
2017年12月17日 03点12分
@遮英纸 在小球的参考系,本来就没有洛仑兹力,只有库仑力,在我们看来,才有洛仑兹力,这没矛盾啊,在不同的参考系,看到不同的力
2017年12月17日 03点12分
@BooleLean 我再去算一下。你那个算到光速的,我觉得只不过因为我们知识肤浅,那个μ0应该本来就是由光速代一个式子代出来的,然后你只不过反向推出了光速而已
2017年12月17日 04点12分
level 8
我觉得我们可能重现了麦克斯韦计算的过程,开始时只知道磁场和电场的公式,计算出一个速度,然后发现这个速度等于光速,爱因斯坦的狭义相对论论文题目就叫《论运动物体的电动力学》,相对论就是从电和磁的联系得到的启发,而我们现在只不过是反过来用相对论去解释电磁学而已
2017年12月17日 04点12分 20
有道理,但以我现在的知识,对麦克斯韦一窍不通。。
2017年12月17日 04点12分
@遮英纸 我也不懂,不过毕奥-萨伐尔定律也是关于磁场的结论,所以应该是类似的
2017年12月17日 05点12分
@BooleLean 花了好久把你的知乎提问看完了。原来这是电磁张量的洛伦兹变换,我还没学,当然想不通了。
2017年12月17日 09点12分
@遮英纸 我就更没学了,还在力学中挣扎,连F=ma这么简单的公式都可以推出一大堆复杂的看不懂的结果,电磁学的困难我已经有心理准备了[狂汗]
2017年12月17日 10点12分
1 2 尾页