作者goodluckav8d (古辣克)
看板Physics
标题Re: [问题] 关於载流导线的吸引力以狭义相对论解释
时间Wed Jul 20 00:11:25 2011
我有几个问题想请教一下 顺便把这些观念弄清楚@@
: 那我们乾諈直接用相对论来算好了
: 首先 我们考虑一条无限长的电荷分布好了 首先 他的电荷假设是
: 线密度ρ 然後用高斯定律算出电场在反推电位 我们这边用自然单位c=1
: 选定规范之後
: 电位Φ=-ρln(r)/2π
: 这里用圆柱座标 r为圆柱半径
: 因为我们是静电 所以没有向量位A
: 这个座标系 我们就令为S
: 现在我们有一观察者以-v大小 向下运动 他所看到的现象 就像是
: 这一束电荷向上运动的样子 (座标系S')
: μ
: 我们知道原本座标系的电磁场四向量为A =(Φ,0,0,0)
: μ
: 经过罗伦兹变换之後 电磁场在这向下运动的座标系为 A' =(γΦ,γβΦ,0,0)
这边我有个疑问@@?
这边观察者S'向下 -v 移动 看到负电流 v 向上没错
但是它是一条没有载电流的电中性的导线 也就是他的正离子也应该是向上v 相对S'
正电场和负电场的罗伦资效应应该会互相抵销??
不管s' 怎麽高速移动都是会抵销@@
应该要从原po 那个两条电线都有载流的情况去考虑@@?
: 所以 你跟电荷有相对运动之後的电场会变多
: 那磁场呢?
: 我们将γβΦ放在z轴上 用圆柱座标来算
: ^ ^ ^ ^
: A=A r+A θ+A z=γβΦz
: r θ z
: B=▽╳A
: │ ^ ^ ^ │
: │ r rθ z │
: │ │
: │ ∂ ∂ ∂ │
: 1 │--- --- --- │
: =-----│∂r ∂θ ∂z │
: r │ │
: │A A A │
: │ r θ z │
: │ │
: ^ ∂
: =θ ---(-γβΦ)
: ∂r
: 因为Φ=-ρln(r)/2π 所以负号底消 磁场方向是顺时针方向
: 就是电荷移动时 你不但会看到会出现一个变强的电场 也会出现一个磁场
: 所以电场大小为
: E'=γρ/(2πr)
: 磁场大小为
: B'=γβρ/(2πr)
: 现在在S'座标系有条电荷再移动 我们放上一个相反电性 但是静止的相同密度电荷
如果错误的话请指正@@"
这个条件下的E' 跟 B' 似乎应该都是要 = 0
这个时候情况变成一条载流导线S' 电流速度-v
相对一条不载流的电中性导线S 在做相对运动
此载流导线S'并不跟一条电中性且不载流导线(或说一个电中性物体)
产生任何电磁效应@@?
若改成S' 座标系是两导线 A B 中正离子的座标系 而S 是两导线A B 中负电荷座标系
而两导线A B 电荷速度均为 v 相对正离子 且两A B 导线相对速度为0
修正条件後的S' 座标系负E'依然是 x大算出的E'=γρ/(2πr) B'=γβρ/(2πr)
: E =(γ-1)ρ/(2πr)
: total
: B =γβρ/(2πr)
: total
如果我没弄错的话x大条件下的E total = γρ/(2πr) @@
因为只有一条电流的电场 另一条是电中性@@?
或者在修正後条件下的 E total
总共有四个如图示 +q -q
+qa -qa (qa为下面导线电荷之区别代号)
其中 -q 在S’座标系下为 E'=γρ/(2πr)
且-qa Ea' =γρ/(2πr)
这就是原po要问得负电荷(是否要)修正後的效应
S'系中 上面导线受力 F = -qEa' - -qv X Ba'
下面 F = -qaE' - -qv X B' 此处Ea' = E' B' = Ba'
用减号表示这两个膨胀的电场是相斥 而跟磁力的qv X B 相反
但是换到 S 系来的时候
正离子是没有任何磁场产生的@@
S 座标系下 也是两正电场变成 E=γρ/(2πr)
但是这个时候没有磁场 请问该做何解释@@
难道要把正电荷当作是负电荷 一样会产生磁场
如果这样的话就对称了@@
: 在牛顿近似之下β<<1
: 2
: (γ-1)=(1/2)β +...
: γβ = β +...
: 可见磁场的效应会比较大
: 但是对於另一个导线上来说
: F=q(E+v╳B)
: 所以静电力和磁力其实都是同一阶的效应
: 但是两者有一大的区别 就是运动物体对他们感受的差别
: 因为电场无论是否移动都会感受到 但是磁场唯有运动者才有感受
: 你就算考虑什麽长度收缩 导致密度改变 还是会抵销贡献最大的第一像
: 弄到最後
: 2
: F磁力~β
: 3
: F电力~O(β )
: ...
: 恩
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