通電導體周圍為什麼有磁場?

時間 2021-05-30 22:30:53

1樓:二叉樹

問題很好。我們整天說電磁力是統一的,下面就介紹一下狹義相對論視角下、磁現象的電本質。

我們平常見到的東西,大多數都是電中性的,比如一段銅導線,由銅原子核和核外電子組成,每個銅原子核內包括29個質子、帶29個正電荷;在銅原子核周圍,分布著29個電子,帶29個負電荷。這樣一來29個正電荷與29個負電荷相互抵消,整個銅原子對外呈電中性,進而一段普通的銅導線整體呈電中性。示意圖像這樣:

這時候,在導線附近有乙個帶負電荷的小球,和導線中的電子以同樣的速度v向左移動,如果以帶電小球為參照,那麼導線中的電子是相對靜止的、而導線中的銅原子核則是以速度v向右相對運動。那麼根據狹義相對論的推論——相對運動的物體會在運動方向上產生「空間收縮」效應,即,從帶電小球的參考係看,這些帶正電的銅原子核所在的「空間」收縮了,也就意味著正電荷的密度增加了;與此同時,銅原子的外層電子由於也以速度v像右運動,即相對帶電小球靜止,因此其密度並無變化。這也就意味著,該段導線內的正電荷密度增大、但負電荷密度不變,因此該段導線整體表現為帶有一定的正電荷,從而對帶負電的小球形成引力。

示意圖像這樣:

電子是帶負電荷的,它的自旋,相當於產生了乙個特別微小的環形電流,有了電流,也就有了電荷的相對運動,也就產生了所謂「磁」——像上面的帶電小球例子一樣,其本質是電荷運動的狹義相對論效應。當然,磁鐵內部是大量的電子排列整齊,一起「自旋」,眾多自旋電子的力量疊加起來,才產生了巨集觀可見的作用力,像這樣:

2樓:打火機不好吃

這個問題你應該去看書。

電磁場的相對性和統一性,電磁場在不同參考係下有不同的表象(即電場或磁場),而其總量(也就是場能)不變,與電荷有關。電流本質是電荷的定向移動,對於觀察者的參考係而言電荷周圍的場部分表象為磁場(如果靜止這部分就是電場),具體變換關係由麥克斯韋方程組給出。

真要問簡單的解釋是沒有的,因為你問的問題太根本了。這屬於電磁學的基本原理。

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