论磁力的本质及其物理意义
投稿人:全息物理 投稿时间:2024.05.05 15:14 访问量:

[文章摘要]:通过本人近段时间的不懈努力,终于彻底搞清楚了磁力的本质:磁力只是特殊运动与组合方式下的电荷之间才存在的库仑力的矢量叠加结果。也就是说:一方面,没有电荷的基本粒子是不可能参与磁力相互作用的;另一方面,不是所有有电荷的基本粒子都能参与磁力相互作用;再者,不是所有运动状态下的有电荷的基本粒子都能参与磁力相互作用。只有处于特殊运动状态中的、特殊组合方式下的带电粒子才能参与磁力相互作用。总之,磁力的本质是库仑力的特殊表现形式而已,没有独立于库仑力之外的磁力。

一、与磁力有关的物理现象与实验结果简述

1、能产生磁力的方式和物质类型

有三种产生磁力的方式和物质类型:一是存在电流的导体;二是以四氧化三铁为主的磁体;三是被磁力磁化的铁磁物质。

2、能参与磁力相互作用的物质类型

从云室中的带电粒子会改变运动方向、施特恩-格拉赫实验中的银原子在不均匀磁场中改变运动方向、塞曼效应中的原子线性光谱分裂和法拉第磁光效应中的偏振光改变偏振方向等现象表明:所有带电粒子均可参与磁力相互作用,包括由各种元素组成的物质及其化合物,无论是导体还是绝缘体。但在宏观上能被磁力改变运动状态的只有运动中的带电粒子、有电流的导体和铁磁物质。

3、与磁力有关的物理现象与实验结果

略。

二、磁力的本质探讨

1、决定产生磁力和参与磁力相互作用的主要因素

由以上所列举的与磁力有关的物理现象与实验结果可得出如下几点结论:

1.1、必须是带电粒子才能产生并参与磁力相互作用

1.2、只有以原子为基础的物质才能产生使带电粒子改变运动状态的磁力,单个带电粒子或粒子流并不能产生磁场

1.3、只有运动的带电粒子才能被磁力改变运动状态,且带电粒子所受到的磁力的大小和方向与其运动速度和方向直接相关

1.4、只有存在电流的导体才能产生并参与磁力相互作用,没有电流的导体和绝缘体均不能参与磁力相互作用

2、决定磁力的本质因素分析

2.1、从能产生磁力的物质内部电子运动状态分析

带电粒子的定向运动是产生磁力的关键因素。导体中的电流是电子的定向运动形成的,而电流产生磁场就是电子定向运动的结果。因此,磁铁和被磁化的铁磁物质能产生磁力的原因也应该是存在电子的定向运动所致。

2.2、从能产生磁力的元素和化合物的特性分析

为什么同样为铁元素和氧元素化合而成的三氧化二铁不会产生磁力,而四氧化三铁却会产生磁力呢?略。

2.3、从塞曼效应分析

塞曼效应预示着:原子中的电子和原子核是以一定的速度/周期/频率在特定平面内绕原子质心运动的。当原子处于恒定磁场中时,原子中的电子和原子核的运动状态会受到磁场的影响而改变运动状态,且其运动状态的改变与电子和原子核绕质心的平面与磁场的夹角直接相关:夹角为0时,电子和原子核的运动状态不受磁场的影响;夹角为90度时,电子和原子核的运动速度增加/周期变小/频率增大的话,则夹角为270度时,电子和原子核的运动速度减小/周期变大/频率变小。因此,由数量巨大的、各种绕质心运动平面的原子组成的物质在磁场中所产生的原子光谱线就会出现三种光谱线:运动速度/周期/频率不受磁场影响的原子仍然产生原频率的光谱线;速度增大/周期变小/频率增加的原子产生比原频率更高的光谱线;速度减小/周期变大/频率降低的原子产生比原频率更低的光谱线。在本人的《塞曼效应的机理及其物理意义》中对此有较详细的论述。

2.4、运动电荷之间存在的库仑力

由于库仑定律仅适用于静止电荷,当电荷相对运动时,因库仑力的相互作用速度并非无穷大,而很可能与真空中静止光源所产生的光之速度相当或相等。由此将导致运动电荷之间的库仑力与静止电荷的有所不同。在本人的《以原子为基础的动电荷之间的库仑力与磁力的关系分析》一文中,对相对运动电荷之间的库仑力进行了较详细的讨论。并在计算两根平行直导线存在同向电流情况下的库仑力过程中发现:两根导线中的两个线元之间存在的库仑力与同条件下的磁力非常类似。这就从一个侧面证明:所谓的磁力很可能就是复合运动状态下电荷之间才存在的库仑力的矢量叠加结果。

三、用磁力为库仑力的矢量叠加结果解释有关物理现象与实验结果

1、存在电流的导体周围存在磁场

因为导体内的部分自由电子的定向运动将导致在其周围产生的库仑力与电子不定向运动时不同,自由电子和其对应的原子核所产生的库仑力的矢量叠加结果不为0。

2、四氧化三铁能产生磁场

略。

3、被磁化的铁磁物质能产生磁场。当温度高于居里温度时,被磁化的物质会失去磁性

略。

当温度高于居里温度后,原子中的电子的运动平面的倾向性消失,从而被消磁。

4、未被磁化的铁磁物质在磁场中会受到磁场的影响而改变运动状态

略。

5、没有电流的导体即使是在磁场中也不会受磁场的影响而改变运动状态

略。

6、非铁磁物质即使是在磁场中也不会受到磁场的影响而改变运动状态

略。

7、在云室中,运动的带电粒子会改变运动方向而不会改变运动速度,而静止的带电粒子不受磁场的影响

这是因为云室中的磁场对带电粒子施加的库仑力的矢量叠加结果正好垂直于带电粒子的运动方向,而静止的或沿磁场方向运动的带电粒子所受到的库仑力的矢量叠加结果为0。

8、存在同向电流的平行直导线间存在相互吸收力、存在反向电流的平行直导线间存在相互排斥力

这是因为平行直导线间的库仑力的矢量叠加结果与两根导线中的电流方向有关。

9、无论是同向还是反向的两束平行电子束之间只存在相互排斥力

因为每束电子的运动速度相同时,其库仑力的矢量叠加结果的方向与其运动方向无关。

10、施特恩-格拉赫实验结果证明:银原子在磁场中会朝两个对称的方向改变运动方向

这一现象表明:原子并非理想的电中性粒子,而是具有与电子绕原子核运动平面有关的库仑力(库仑力的矢量叠加结果为非0)。

11、塞曼效应证明:在磁场中的原子产生的原子光谱线会分裂成三条或以上的光谱线

这一现象充分证明:原子中的电子绕原子核的运动状态不是随机的,而是具有较固定的公转平面和角速度。另一方面也证明:所谓的电子绕原子核运动的轨道不是量子化的,而是会随着电子所在的空间位置上的库仑力的矢量叠加结果不同而不同。可以推断:当施加的恒定磁场强度连续变化时,新增的两条光谱线的频率也会连续变化。如果这一推断无误,则可从一个侧面否定所谓的原子的量子化。在本人的《塞曼效应揭示四个量子数是原子核与电子组合体运动状态的标志》一文中对此有较详细的论述。

12、法拉第磁光效应证明:在磁场中的透明介质所产生的透射光的偏振方向会发生改变

这一现象直接证明:不是只有铁磁性物质才能参与磁力相互作用,非铁磁物质,包括绝缘体也会参与磁力相互作用。只是这些物质中的部分原子受压时,另一部分原子会受拉,它们所受到的磁力/库仑力的矢量叠加结果为0而已。

13、极光现象证明:地球磁场会使太阳风所携带的带电粒子聚焦到地球的南、北极上空

略。

14、通电的螺旋管会产生类似于磁铁的N和S极磁场

略。

15、真空磁导率与真空介电常数之积与光速(真空中静止光源产生的光之速度C)的平方成反相关关系

由于所谓的真空介电常数实际上是库仑常数的变种,本质上讲,真空磁导率是由库仑常数和真空中的光速及带电粒子/电子的运动速度共同决定的。在本人的《真空磁导率与库仑常数之间的内在关系及其物理意义探讨》一文中对此有较详细的讨论。这一现象直接证明:磁力的本质就是运动电荷间的库仑力。

16、导体能屏蔽磁场,而绝缘体却不能

略。

四、磁力是库仑力的物理意义

1、可以彻底解决磁力的诸多特立独行的矛盾

略。

2、可以更好地理解带电粒子之间的相互作用

略。

3、可以同时解释与磁力有关的几乎所有的物理现象与实验结果

本文已同时解释了十多个与磁力有关的物理现象与实验结果,欢迎有兴趣的朋友参与接龙。

4、将全面否定以电磁感应和麦克斯韦方程组为基础的电磁学

略。

5、有助于物理学回归自然和本源

略。