相對(duì)論效應(yīng)力

《相對(duì)論效應(yīng)力》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、相對(duì)論效應(yīng)力：有兩排平行電荷：q2q2q2q2q2q2q2q2q2q2q1q1q1q1q1q1q1q1q1q1上面一排每個(gè)電荷q1，間距d0，成一條直線（無限長）；下面一排每個(gè)電荷q2，間距也是d0，也成一條直線（無限長）。兩直線距離為d。假定q1和q2是同種輕電荷（例如q1和q2都為單個(gè)電子，都帶負(fù)電），起初這兩排電荷都是靜止的，在靜電力的作用下，這兩排電荷會(huì)做排斥運(yùn)動(dòng)。（上排電荷向上加速，并保持直線；下排電荷向下加速，也保持直線）現(xiàn)在取一慣性參考系，以速度v向左，也就是在這個(gè)參考系中，這兩排電荷以速度

2、v向右運(yùn)動(dòng)。（兩排電荷仍然排斥、加速）當(dāng)速度v很大，接近于光速c時(shí)，根據(jù)狹義相對(duì)論時(shí)間間隔的相對(duì)性，這兩排電荷的排斥過程會(huì)減慢。現(xiàn)在不考慮它是相對(duì)論效應(yīng)，兩排電荷排斥過程仍然會(huì)減慢，那么這兩排電荷之間除了靜電力之外，還存在著一種引力性質(zhì)的力，這種引力是由于電荷運(yùn)動(dòng)引起的。很容易想到，運(yùn)動(dòng)電荷形成了電流，電流產(chǎn)生了磁力。也就是說宏觀的磁現(xiàn)象本質(zhì)上是（電荷運(yùn)動(dòng)引起的）相對(duì)論效應(yīng)。為了便于計(jì)算，上面一排電荷中取出一個(gè)，討論這個(gè)電荷的受力情況。q2q1q1q1q1q1q1q1q1q1q1下面仍然是一排電荷，每個(gè)電

3、荷q1，間距d0，成一條直線（無限長），上面只有一個(gè)點(diǎn)電荷q2，q2與下面電荷（所在直線）的距離為d。（其中d遠(yuǎn)大于d0）起初點(diǎn)電荷q2與下面一排電荷均保持靜止?fàn)顟B(tài)，那么電荷q2受到的靜電力合力……①（其中k＝9.0×109?！っ?/庫2）q2在靜電斥力的作用下將豎直向上做加速運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在取一慣性參考系，以速度v向左，也就是在這個(gè)參考系中，這些電荷都以速度v向右運(yùn)動(dòng)。（此參考系不會(huì)破壞電荷彼此之間的力及其運(yùn)動(dòng)）下面一排電荷，由點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)至點(diǎn)B：經(jīng)過的路程為s，掠過的電荷數(shù)量，電荷運(yùn)動(dòng)形成了電流Aq1q1q1q

4、1q1q1q1q1q1Bq1q1q1q1q1S=nd0電流產(chǎn)生了磁場（相當(dāng)于無限長通電直導(dǎo)線的磁場），電荷q2處磁感應(yīng)強(qiáng)度，其中K=2×10-7牛/安2電荷q2所受洛侖茲力。當(dāng)速度v很大，無限接近于光速c時(shí)，靜電力不變，仍然是，而磁力大小為。比較電力與磁力，都有公因式，而2k＝2×9.0×109=1.8×1010,Kc2＝2×10-7×(3×108)2＝1.8×1010恰巧2k＝Kc2，即F電=F磁，靜電力等于磁力。嚴(yán)格地說，在速度v接近于光速c時(shí)，下面一排電荷間距d0會(huì)縮短為d1（其中）。由于F電、F磁

5、分母位置都有d0，縮短為d1后，仍然是公因式（可以約去）。現(xiàn)在不考慮它是磁現(xiàn)象，而把它看成是相對(duì)論效應(yīng)：當(dāng)速度v無限接近于光速c時(shí)，根據(jù)狹義相對(duì)論時(shí)間間隔的相對(duì)性，上面電荷q2與下面一排電荷的排斥運(yùn)動(dòng)會(huì)無限減緩，幾乎保持相對(duì)靜止，看起來q2所受到的合力為零一樣。這一點(diǎn)與上面F電=F磁一致。（下面復(fù)習(xí)一下數(shù)學(xué)，對(duì)于上面①式進(jìn)行簡要推導(dǎo)。）yy=f(x)O1x由微積分定義知，曲邊梯形面積。把x軸從0至1平均分為n份（n→+∞）yy=f(x)O1x條形面積之和：同理可證（數(shù)列極限求和公式）：F1F1q2q1q1

6、F2F2q2q1q1FiFiq2id0id0q1q1FiFiq2q2將每對(duì)力都分解為水平方向和豎直方向，其中水平方向的力正好相互抵消，只需計(jì)算豎直方向的力即可。兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的靜電力，其中k＝9.0×109?！っ?/庫2。下面一排電荷中第i對(duì)電荷作用于電荷q2的合力：設(shè)（n→∞），即d＝nd0（k→+∞）查積分表，知（其中x＞0）所以（k→+∞）所以第一小節(jié)：證明在一般速度v時(shí)，磁現(xiàn)象是相對(duì)論效應(yīng)。上面推導(dǎo)過程中，有一個(gè)等式2k＝Kc2，其中小寫字母k為靜電力常量，大寫字母K為磁力常量（定義電流大小的物理

7、量），c為光速（c＝3×108米/秒）。2k＝Kc2反映了這三個(gè)物理量之間的關(guān)系。必須承認(rèn)2k＝Kc2，后面的推導(dǎo)、證明才能繼續(xù)進(jìn)行。電荷q2置于電場中，q2保持靜止時(shí)，電場為E′，q2電場E′電荷q2受到電場力，q2將豎直向上加速運(yùn)動(dòng)，電荷q2從靜止?fàn)顟B(tài)到上升極短距離Δh過程中，由于Δh極短，電荷q2可以看成是在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)，而電場力（m20為電荷q2的原質(zhì)量，a′為電荷q2的加速度），所以也可以看成是電荷q2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在取一慣性參考系，以速度v向左，也就是在這個(gè)參考系中，電場E′以及電荷

8、q2以速度v向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電場由E′變?yōu)镋，q2受力，（q2的質(zhì)量變?yōu)閙2，加速度變?yōu)閍）“電荷q2勻加速上升了Δh”在這個(gè)參考系中看來，q2仍然是勻加速上升了Δh，也就是電荷q2受到的電力由F′變?yōu)?。（還可以得到：，）q2q1q1q1q1q1q1q1q1q1q1下面是一排電荷，每個(gè)電荷q1，間距d0，成一條直線（無限長），上面只有一個(gè)電荷q2。（假定q2與q1是同種電荷，例如都帶正電）q2與下面一排電荷（所在直線）的距離為d