電與磁的本質是什麼?還有電與磁如何實現轉化?電與磁又為什麼會相互作用?

時間 2021-05-06 10:31:16

1樓:李明

磁場是電場的相對論變換,有一運動電荷,如果你和該電荷參考係一起運動,那麼你看到的只有電場,如果你站的參考係和電荷有相對運動,那麼你看到的除了運動的電場,還有因為電荷運動經過相對論變換而來的另乙個場,這個就是磁場。

有空補充詳細的推導和說明。

2樓:沉迷吸貓的小湯包

我也曾經問過我的高中物理老師老師當時調侃說他如果知道就不在這裡了後來我自己查了很多相關的資料

雖然都不太懂

但是其中有乙個我覺得聽起來還是挺浪漫的

大概就是說電和磁在更高的維度是同一種東西不過我們所在的維度看不到它的全貌我們看到的或是電或是磁

3樓:高原獵鷹

電與磁的本質都是基本物質或帶電物質物體相互作用的表現形式,電主要是基本物質相互作用的各種動態表現,磁主要是基本物質定向運動和圓周運動的表現形式,本質都是帶電物質的相互作用。

4樓:範自然

看了上面的回答突然有一點自己的感悟,從場的角度出發考慮電場與磁場的關係

對於引力場Gf , 對場內的有質量物體有作用力,F=m Gf對於電場 E ,對場內的有電荷物體有作用力,F=q E那麼對於磁場B,對場內的運動的有電荷物體有作用力,F=qv X B這樣一比較可以發現其實同樣是作用於電荷的場,但磁場相對於電場對帶電物體的作用有了乙個附加的要求,即要求電荷運動才能對其有作用。

5樓:

並且自我總結一下

簡要地說:

1.磁力的本質是電場力的相對論效應

2.四大相互作用都有相對論效應引發的對應的「運動力」,只是因為各自的特性,電力衍生的磁力在巨集觀世界更容易察覺

3.引力的相對論效應力(暫且叫它磁引力)與磁力有乙個完全不一致的特性,就是電荷量不會隨速度改變而變化,但是質點的質量在相對論裡會隨速度增大而增大,這一差異就會導致在定量描述磁引力時選擇靜質量還是動質量?結果可能就是磁引力不存在

6樓:王白石

僅簡單說一下個人的理解,不一定正確。

電和磁的本質是什麼?根據我所學的知識,電磁場是一種物質,為什麼它是一種物質呢,因為電磁場能夠攜帶能量。不知道題主有沒有學過波動,機械波形成波動是前乙個振元引起後乙個振元的振動,振元的勢能和動能互相轉化。

同樣,電磁波能夠傳播,也是電場和磁場這兩種「振元」的「振動」形成的,也就是電場激勵起磁場,磁場激勵起電場,電能和磁能相互轉化,引起波動,從而在空間中傳播。至於更本質的東西,我覺得不是經典理論可以解決的,我也沒有學過。

7樓:GingerRomeo Lee

1. 電與磁的本質是什麼?

或許很多人,小時候對吸鐵石很好奇,這東西咋就能吸引東西麼?而且也沒有什麼接觸,就硬生生的把鐵塊能吸引過來。

上了初中,我們知道,物體運動狀態改變,一定是受到了力的作用,於是,我們知道,肯定是磁鐵對鐵塊施加了力的作用。但還是不明白為什麼沒有接觸就能有力的作用。

上了高中,物理老師告訴我們,實際上磁鐵周圍有磁場,而鐵塊在磁場中受到力的作用,所以才能吸引過來。但我們還是不清楚磁場到底是個啥?

上了大學,我們知道,本質上,電場和磁場都是乙個被稱為電磁場的東西,電場可以轉化成磁場,磁場也可以轉化成電場。但我們還是不知道電磁場究竟是什麼東西?電磁場是怎麼來的。

上了研究生,學了量子場論,電磁場本身是規範場,當我們對乙個費公尺子場(比如電子)做乙個局域的U(1)規範變換的時候,就發現如果系統要滿足規範不變性的話,就必須要耦合電磁場,這也就是帶電粒子間通過電磁場來實現相互作用的。但是這還是不夠的,因為還存在其他的相互作用(規範場)可以和物質耦合,那麼電磁場和其他的場有什麼關係呢?這個實際上就是統一場論的內容了。

統一場論的核心就是人們想用乙個統一的場,來描寫自然界所有的相互作用,然後呢,在低能(我們看到的世界)的情況下,電磁相互作用和其他的相互作用分離出來。

當然,我們也還可以繼續問下去,為什麼自然界是這樣的,大概這也是物理學前進的乙個動力呢~

2. 電與磁如何實現轉化?

不知題主是否想過這樣乙個問題:我們說運動的電荷會產生磁場,但運動不是相對的嗎?如果我與運動的電荷以相同的速度運動的話,那麼在我看來,該電荷產生的磁場是否存在

如何解釋/調和這個問題的矛盾

a 圖是導線外面有乙個運動的負電荷。由於導線內的電流產生環形磁場,環形磁場作用到外邊的運動電荷上使運動電荷偏轉。

但看 b 圖。如果我們站在乙個沿負電荷一起運動的參考係上去看。這個負電荷就是靜止的了。靜止的電荷無法受到磁場的洛倫茲力。那麼要如何解釋粒子的偏轉呢?

答案是,當我們從乙個參考係換到另乙個參考係時,根據狹義相對論,相對運動方向的長度會縮短為

由於導線中傳導電流的電子與組成晶格的金屬原子相對參考係的相對速度不同。使得它們的尺縮效應也不同。於是它們分別尺縮之後導線的正負電荷就不能剛好抵消了。

這樣在b圖的參考係下,導線上帶有乙個由於相對論效應產生的等效電場。計算可以發現這個電場對外邊電荷的作用力與a圖的洛倫茲力一模一樣。

此即電場和磁場的相對性。磁場就是電場的相對論修正!!!

3. 電與磁又為什麼會相互作用?

我們知道,自然界的物質形態有很多種。譬如說實物、場、暗物質、暗能量等。後兩者佔據了整個宇宙的約 96%。

我們日常所提到的物質,嚴格地講應該叫實物――即由原子/分子構成的物質。場是傳遞實物之間相互作用的物質,例如電磁場。之所以可以將它們統稱為物質,是因為它們之間都能夠傳遞(交換)能量和動量。

我們知道,自然界有四種基本相互作用――(引力)、電磁力、強力、弱力。每一種基本相互作用都是通過傳遞相互作用的媒介――場,或者通過交換場的量子實現的。

電力與磁力本質上就是電場與磁場對帶電物質與磁性物質的相互作用。

另外向題主介紹幾個基本相互作用和量子力學相結合的衍生理論:

量子電動力學:量子力學+電磁相互作用

量子色動力學:量子力學+強相互作用

量子弱電理論:量子力學+弱相互作用

上述三種力理論上已經統一起來了,只差引力。

量子引力並沒有前面三種理論那麼成熟,並且引力子至今也沒有被實驗觀測到。目前描述引力最靠譜的理論就是愛因斯坦的廣義相對論。

理論上,只要將場量子化,並與量子力學結合,就可以構造出描述某種基本相互作用的量子理論――量子××力學。

有關電磁現象的量子解釋,這裡簡要地說明一下:

傳遞電磁相互作用的不是普通的光子,是虛光子(virtual photon)。

有啥區別呢?光子是實實在在的,可以進入你的眼睛被你看見。而虛粒子是在不確定度原理內憑空產生湮滅的,不能直接探測到。

帶電荷的粒子不斷發射或吸收虛光子(多麼鬼畜的世界觀 ...),由於光子沒有靜質量,所以電磁相互作用的力程無限遠。

若某電荷源 Q 受到某電荷 q 的影響,跟它交換了虛光子~

虛光子在不確定度原理內產生:

其中,Δt 是發生這件事的時間尺度,Δr是發生這件事的空間距離。

那麼小 q 感受到交換 N 個動量為 Δp 的虛光子帶來的力就是:

.由此,可得交換的虛粒子的粒子數:

結論:發射/吸收虛光子的數目正比於電荷量的乘積。

不過這裡要注意一點:只是一部分虛光子在傳遞靜電和靜磁相互作用。

光子自旋為 1 ,於是有 2×1+1=3 個自旋分量,但因為光速運動,於是乙個分量和運動方向繫結。剩下的兩個分量就是我們通常所說的光子偏振(polarization)。

這個跟運動方向繫結的自旋分量,和光子的時間分量(根據洛倫茲約束條件,光子的總自由度從 4 減為 3 ,於是時間分量也跟這個自旋分量繫結)在兩個電荷傳遞乙個光子的費曼圖里一起積分的結果(學名叫傳播子,propagator),就是 1/r 形式的勢能。這個 1/r 形式的勢能就是庫倫勢,即我們通常說的靜電相互作用(求下旋度靜磁場也出來了)。而且這個分量不會產生實光子,所以你只能觀測到力的效果而無法觀測單光子。

另外兩個自旋分量,即偏振的光子,給出的是電磁輻射。該光子可實可虛(看不同的散射過程),所以我們觀測到的光只是來自於這兩個偏振的光子。

摘自:光子是如何傳遞電磁力的?- 果殼網

磁性的本質是什麼,或者怎麼從微觀角度解釋磁性產生的原因

流氓兔楓林晚 其他答案都已經教科書般的回答過了。補充一下一些不重要的吧。磁性被定義出來首先是因為被觀測到了。最原始的觀測是磁化行為,包括鐵磁反鐵磁抗磁等等。這些磁化行為會因為磁場和溫度的變化而變化,這也就是所謂的相變。這時候為了解釋這種巨集觀的磁化現象以及相變,做出一些微觀的假設來推演巨集觀的性質就...

為什麼磁滯迴線的面積與磁滯損耗成正比?

烈風雷電 不知道提問者的出發點是什麼,所以只能就表面直觀來說。1 在電學裡面P UI,就是功率等於電壓乘以電流。當然有時候,電壓和電流是以相量形式呈現,要做相應的更改 2 上式中U是電壓 在力學裡對應力f I是電流 在力學裡對應速度v 力學中,P fv 3 磁滯損耗也是一種有功損耗 是功率哦,不是功...

電 的本質到底是什麼?

時間荒原 人類是生命 沒有電就沒有生命 宇宙是一種能量 電是宇宙能量本身,還是能量派生物 搞不清楚 更大問題 個人直覺和理性思辨 宇宙如果存在基本粒子,不應該存在電 或者說電,本質上只是人類觀測到幻覺或許幻想。電本身是不存在 存在只有能量,能量的派生物。只是由於我們是這種能量派生物,通過儀器感知到母...