※ 引述《Ewestein (爱玮斯坦)》之铭言： : 小弟这学期修完基本的电磁学(用DK.Cheng的书)，不过还是有些疑问， : (小弟不太会打特殊符号与排版请见谅) : ------------------------------------------------------- : 就我目前的理解，从Maxwell方程式中可以知道： : 电场的source是电荷密度与时变的磁通密度B : 磁场的source是电流密度与时变的电通密度D : 刚开始想都没想就接受了，可是想着想着突然想到几个问题： : 假想实验1： : (i) 假设我有一排无限长静止不动的线电荷，并且有个观测点P， : -------------------------------------------- : ‧ : P : 此时P点可以量测到此线电荷建立的电场。 : (ii)假设观测点P开始往右以等速移动，而电荷对P点相对来说往左移动，形成了电流， : -------------------------------------------- (电荷从头到尾都没移动) : ‧----> : P : 此时P点量测到此电流建立起的磁场。 这两个图并不是相对的，以图(ii)来说，相对的描述是下列两个： (1)对线电荷座标系来说，P点向右移动 (2)对P点的座标系来说，全部的线电荷一起向左移动。 对(2)来说，因为有线电荷移动有产生电流，所以会产生磁场。 然而，因为净电荷不为零，所以仍然会产生电场，这一点常常被忽略掉。 补充一点，E^2-(cB)^2这个量(c是光速) 对於任何座标系而言都是固定的值， 所以不会有在某个座标系只有电场而在另一个座标系只有磁场的结果出现， 因为对E^2-(cB)^2来说，只有电场是正的，只有磁场是负的。 : Q1: : 以上的结论是对的吗?? : 如果是对的，我的解释是是因为P点移动的时候「切割了」电场， : 那这样是不是可以类比成磁场的动生电动势与感应电动势，像下面这样： : 电场 类比 磁场 : 上面那题 <=> 动生电动势 : 电容的位移电流 <=> 感应电动势 不， 是因为对P来说他看到的电荷在动，形成了电流。 : Q2: : 既然随着观测者的运动状态而变，那电场和磁场其实只是同样现象的两面， : 随着观测的方式不同而决定是磁场是电场? 对，不同惯性座标系的电磁场就像时间和空间一样会有所改变， 但是就如(ct)^2-x^2是定值一样，E^2-(cB)^2也是不变量。 : 虽然很多方面电场和磁场很类似...但某些地方差异还蛮大的 : (ex：无磁单极、磁场不是保守场) : Q3：那如果P点是以「加速」的方式往右移动那他会观测到什麽东西?? : *************************************************************** : 不过上面只是顺便问问， : 真正令我困扰的问题是这题...XD (被拖走 : (i)下面这题是课本的范例，有两条无限长直导线通相同的电流I，且方向同向 : ---------------------------------------------- I => : 　　↓Ｆ : 　　　　　　　　　　　 　↑Ｆ : 　　---------------------------------------------- I => : 结果大家都知道，同向电流相吸，异向电流相斥，可是如果换个方式想... : ‧ : ‧ : ‧ : (ii)电流可以看成一堆+Q以固定V的速度往右移动吧...示意如下： : +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q V => : 　　　　　　　　 (?) : 　　　　　　　　　　　　　(?)　　　　 : +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q V => : 那如果两串都以同样的V往右移动，那对每个+Q来讲， : 对面的电荷不都是相对静止不动的吗，那这样结果不就同性相斥? 图(ii)是错的， 你忘了导线的净电荷是零了，还有等量的负电荷把电场抵销掉。 此外，移动中的电荷+Q会产生磁场，考虑所有的影响就和图(i)直接看成电流是一样的。 对於+Q静止的座标系来说，-Q向左移动形成向右的电流。 定性来说两条导线仍然是相吸的， 要作定量计算的话要对於相对论的空间收缩效应很小心的讨论，这里就不多说了。 : Q1.嗯...结果应该(i)才是正确的吧，那(ii)的推论到底哪个环节错了> < : ********************************************************************* : 题外话：电磁场和重力场等基本作用力的「场」是如何被建立的? : 目前看到的书都只说场只是一个概念， : 说明作用力并不是瞬时作用在其他物体上， : 才导致了有场的概念产生， : 那场到底是什麽@@ : 空无一物的真空为什麽能穿递「场」的资讯， : 有大大能够提供关键字或者是推荐比较浅显易懂的书吗? (小弟电机系的) : ********************************************************************* : 问题和废话蛮多的....谢谢你看到这边:D 我用个非常不符合正统的解释方法好了XD 两颗带电粒子并不是直接作超距交互作用， 而是其中一颗粒子放出光子，这个光子再被另一颗粒子吸收。 因为测不准原理，光子的路径以及能量动量不需要满足古典的运动方程式， 而这个效应的许许多多光子的效果加起来(古典极限)就是古典力学描述的电磁场。 在满足某些特定条件下，带电粒子可以放出符合古典运动方程式的光子， 这些光子的古典极限就是电磁波， 这个现象的古典描述就是「带电粒子有加速度时会放出电磁辐射」。 因此，电磁场可以分布在真空中，以及电磁波可以不透过介质而在真空中传递， 就只是因为光子可以在真空中跑而已。 其实这样解释是用一个更难的概念(量子力学)去诠释一个较简单的概念(古典力学)， 而且和历史的进程相反(我们是先了解电磁波，才慢慢知道光子的概念) 但反过来说，对於电子，我们就是先了解他的粒子性才慢慢了解他的波动性， 因为我们已经先接受了电子的概念，而对於粒子能在真空中前进不会感到怀疑。 所以对於为何电子的物质波形成的古典场(也就是波函数)为何可以分布在真空中， 为何物质波可以不用介质在真空中传递， 就从来不会有人提出疑问。 所以归根结底，场的概念之所以一开始难以理解， 只是因为我们的想法被日常生活的经验所束缚了而已。 --

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