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關(guān)于法拉第旋度電場(chǎng)和愛(ài)因斯坦協(xié)變場(chǎng)的探討與研究

2012-09-19 09:12曾清平
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 2012年6期
關(guān)鍵詞:磁力線法拉第洛倫茲

曾清平

(空軍(雷達(dá))預(yù)警學(xué)院,湖北 武漢 430010)

在法拉第和麥克斯韋的年代里,人們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電子、沒(méi)有洛倫茲電子論,也就沒(méi)有洛倫茲磁力。雖然愛(ài)因斯坦與洛倫茲同年代,但愛(ài)因斯坦忙于改造空間和另造宇宙,忽視了洛倫茲磁力。現(xiàn)在,重新歸納總結(jié)自然科學(xué)原理,論證指出:電場(chǎng)是電荷攜帶的,如果某空間沒(méi)有電荷,那么該空間就沒(méi)有電場(chǎng);如果某空間沒(méi)有電荷的流動(dòng),那么該空間就沒(méi)有磁場(chǎng)。因此,當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)且磁力線切割真空環(huán)時(shí),該環(huán)就沒(méi)有電場(chǎng)。即,變化的磁場(chǎng)不直接產(chǎn)生電場(chǎng)。當(dāng)且僅當(dāng)磁場(chǎng)切割金屬環(huán)時(shí),金屬電子在廣義洛倫茲磁力的作用下,使得電荷聚集才能形成電場(chǎng)。這是因?yàn)殡妶?chǎng)是電荷攜帶的(或定義的),如果某空間沒(méi)有電荷,那么該空間就沒(méi)有電場(chǎng)。因此,這就表明:法拉第的旋度電場(chǎng)和愛(ài)因斯坦的協(xié)變場(chǎng)都是虛構(gòu)的。即,當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí),其變動(dòng)磁場(chǎng)不直接產(chǎn)生電場(chǎng),也沒(méi)有愛(ài)因斯坦的協(xié)變場(chǎng)。

按照經(jīng)典電磁學(xué),當(dāng)磁鐵靜止而線圈運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體或金屬線圈上的金屬電子切割磁力線,受洛倫茲磁力F,使得金屬電子沿著導(dǎo)線漂移,形成感應(yīng)電流。然而另一方面,當(dāng)線圈靜止而磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí),目前理論物理書籍上卻沒(méi)有定義。對(duì)此,本項(xiàng)目定義廣義洛倫茲磁力并用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明廣義洛倫茲磁力的正確性和準(zhǔn)確性。

經(jīng)典電磁學(xué)是,當(dāng)磁力線靜止而線圈運(yùn)動(dòng)時(shí),則運(yùn)動(dòng)的金屬電子(或電荷)切割磁力線,金屬電子在洛倫茲磁力F=qv×B的作用下,金屬電子在導(dǎo)體內(nèi)漂移而形成感應(yīng)電流[4-9]。

為了避免混淆,特別是避免相對(duì)論的胡攪蠻纏,用左右手方向給出導(dǎo)體與磁場(chǎng)(或磁鐵)之間的四種運(yùn)動(dòng)狀態(tài):

“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)1”——磁場(chǎng)相對(duì)靜止,導(dǎo)體向右邊運(yùn)動(dòng)。即定義F1。

“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)2”——導(dǎo)體相對(duì)靜止,磁場(chǎng)向左邊運(yùn)動(dòng)。即定義F2。

“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)3”——磁場(chǎng)相對(duì)靜止,導(dǎo)體向左邊運(yùn)動(dòng)。即定義F3。

“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)4”——導(dǎo)體相對(duì)靜止,磁場(chǎng)向右邊運(yùn)動(dòng)。即定義F4

根據(jù)伽利略相對(duì)性原理,磁場(chǎng)與導(dǎo)體之間的切割事件,不外乎以上四種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

下面請(qǐng)回顧叉積運(yùn)算中的單位矢量運(yùn)算定則(i×j=k;j×k=i;k×i=j(luò))。

定義1 對(duì)于“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)1”,即當(dāng)磁力線(或磁鐵)相對(duì)靜止,設(shè)導(dǎo)體線圈向右邊運(yùn)動(dòng)時(shí),則運(yùn)動(dòng)的電荷(或金屬電子)切割磁力線,電荷(或金屬電子)在經(jīng)典洛倫茲磁力

的作用下,電荷(金屬電子)在導(dǎo)體內(nèi)漂移而形成感應(yīng)電流。這個(gè)定義與經(jīng)典物理學(xué)的定義完全一樣,但在公式(1)中指明了誰(shuí)在運(yùn)動(dòng)[10]。所以公式(1)指明了正電荷q以vq速度運(yùn)動(dòng)而切割了靜止的磁力線,受經(jīng)典洛倫茲磁力。式(1)就是洛倫茲磁力,標(biāo)注下標(biāo)是為了避免混淆。需要注意的是:矢量叉積運(yùn)算的右手定則:四指指向vq的方向,然后四指倒90°指向B的方向,結(jié)果就是拇指指向正電荷受力的F1方向。即在歐式空間的單位矢量里,k=i×j;i=j(luò)×k;j=k×i。同理,對(duì)于“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)3”,由于vq反向,則F3= -F1,敘述從略。

定義2 對(duì)于“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)2”,基于伽利略相對(duì)性原理,當(dāng)導(dǎo)體相對(duì)靜止,設(shè)磁場(chǎng)向左邊運(yùn)動(dòng)時(shí),則運(yùn)動(dòng)的磁力線同樣切割了導(dǎo)體,導(dǎo)體上金屬電子(或電荷)在廣義洛倫茲磁力

的作用,使得金屬電子等價(jià)地沿著導(dǎo)線漂移而形成感應(yīng)電流[10]。這里公式(2)的磁場(chǎng)(或磁鐵)速度是vB指明了此切割事件是磁場(chǎng)B在運(yùn)動(dòng)。即表明:磁力線因運(yùn)動(dòng)切割電荷時(shí),正電荷受廣義洛倫茲磁力F2=qB×vB的作用。需要注意的是:矢量叉積運(yùn)算的右手定則:四指指向B的方向,然后四指倒90°指向磁力切割導(dǎo)體的vB方向,結(jié)果就是拇指指向正電荷受力F2的方向。注意到單位矢量叉積運(yùn)算的k=i×j;i=j(luò)×k;j=k×i)。同理,對(duì)于“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)4”,由于vB反向,則F4= -F2,敘述從略。

因此完整洛倫茲磁力的定義是:F=qvq×B⊕qB×vB(符號(hào)⊕表示“或”)。其正明參見文[1]。

1 非均勻磁力線切割彎曲導(dǎo)體時(shí),金屬電子在廣義洛倫茲磁力作用下使得電荷聚集而形成電場(chǎng)

基于洛倫茲電子論,電場(chǎng)是電荷攜帶的,再回顧文[1]的結(jié)論:①導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí),電場(chǎng)既不是動(dòng)磁場(chǎng)直接產(chǎn)生的也不是變磁場(chǎng)產(chǎn)生的,金屬電子切割磁力線,受經(jīng)典洛倫茲磁力的作用而產(chǎn)生感應(yīng)電流,使得電荷聚集而形成電場(chǎng)。②磁力線運(yùn)動(dòng)切割導(dǎo)體時(shí),電場(chǎng)既不是動(dòng)磁場(chǎng)直接產(chǎn)生的也不是變磁場(chǎng)產(chǎn)生的,磁力線切割導(dǎo)體,金屬電子受廣義洛倫茲磁力的作用而產(chǎn)生感應(yīng)電流,使得電荷聚集而形成電場(chǎng)。③開口環(huán)形導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而切割彎曲磁力線時(shí),電場(chǎng)不是動(dòng)磁場(chǎng)直接產(chǎn)生的,電動(dòng)勢(shì) ε和逆時(shí)針?lè)较螂妶?chǎng)是法拉第虛構(gòu)的;金屬電子受經(jīng)典洛倫茲磁力的作用而產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较螂娏骱晚槙r(shí)針?lè)较螂妶?chǎng)及電動(dòng)勢(shì)Uab>0。④彎曲磁力線切割開口金屬環(huán)時(shí),電場(chǎng)不是動(dòng)磁場(chǎng)直接產(chǎn)生的,電動(dòng)勢(shì)-ε和逆時(shí)針電場(chǎng)是法拉第虛構(gòu)的;金屬電子受廣義洛倫茲磁力的作用而產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较螂娏骱晚槙r(shí)針?lè)较螂妶?chǎng)及Uab>0。

現(xiàn)在,直導(dǎo)體彎曲成圖1這樣的帶有縫隙的L,以便分析物理過(guò)程及看出在平衡態(tài)時(shí)電荷的位置。根據(jù)以上文[1]的分析,廣義洛倫滋力F2=qB×vB(參見矢量叉積運(yùn)算的右手定則,線圈四周都使用F2)。注意:喇叭狀彎曲磁場(chǎng)矢量方向,并注意磁場(chǎng)強(qiáng)度是圓對(duì)稱分布的(即像喇叭一樣圓面分布)。在圖1中喇叭狀彎曲磁力線向左邊運(yùn)動(dòng)而切割彎曲導(dǎo)體,一樣都受廣義洛倫茲磁力。(沿著彎曲導(dǎo)體使用右手)圖1中B×vB之叉積是逆時(shí)針?lè)较颍ㄐ枰⒁獾氖牵菏噶坎娣e運(yùn)算的右手定則:第一矢量(B)是四指方向,然后四指轉(zhuǎn)90°是第二矢量(vB)的方向,結(jié)果就是拇指指向正電荷受力的F2方向。即k=i×j;i=j(luò)×k;j=k×i),又因電子的電量是負(fù)值,所以電子這個(gè)物體在力F2=eB×vB的作用下作順時(shí)針?lè)较蚱?,使得金屬電子沿著弧形?dǎo)體向b端漂移,也即電流向a端作逆時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng),從而使a端出現(xiàn)過(guò)剩的正電荷);正因?yàn)樵趶V義洛倫茲磁力的作用下使得電荷聚集,在平衡態(tài)之前就已經(jīng)出現(xiàn)電場(chǎng)力qEab(如果在金屬環(huán)上定義電場(chǎng),則電場(chǎng)是順時(shí)針?lè)较?,因電子是?fù)值,被電場(chǎng)吸引,所以導(dǎo)體環(huán)上的電場(chǎng)力eEab是逆時(shí)針?lè)较颍W⒁?,這里有兩個(gè)力,首先是廣義洛倫茲磁力使得正電荷向a端流動(dòng)之時(shí),出現(xiàn)了電場(chǎng)力。當(dāng)這兩個(gè)力(反向)相等時(shí),金屬電子不再移動(dòng),此時(shí)為平衡態(tài)。這正是縫隙口自由空間的電動(dòng)勢(shì)Uab>0及Eab>0。

圖1與直導(dǎo)體的唯一差別是,把導(dǎo)體ab做成了猶如線圈形狀的弧形導(dǎo)體a⌒b。因此按照廣義洛倫茲磁力分析:金屬電子在廣義洛倫茲磁力F2=qB×vB(導(dǎo)體環(huán)四周都使用右手定則)的作用下,金屬電子沿著環(huán)形導(dǎo)體作順時(shí)針?lè)较蚱?,b端聚集了負(fù)電荷e,相當(dāng)于正電荷作逆時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng),即形成逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?,使得a端出現(xiàn)了過(guò)剩的正電荷(電流是正電荷的流動(dòng),即金屬電子漂移的反方向)。因此在圖1縫口處的自由空間里Uab>0卻不是法拉第虛構(gòu)的 Uab;以及Eab>0?;诼鍌惼濍娮诱摚弘妶?chǎng)是電荷攜帶的(或定義的);磁場(chǎng)是電流產(chǎn)生的。

圖1 喇叭狀彎曲磁力線切割靜止金屬環(huán),導(dǎo)體四周的金屬電子受廣義洛倫茲磁力而形成了逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鱥

因此,彎曲磁力線切割開口金屬環(huán)時(shí),電場(chǎng)不是動(dòng)磁場(chǎng)直接產(chǎn)生的,電動(dòng)勢(shì) ε和逆時(shí)針電場(chǎng)是法拉第虛構(gòu)的;金屬電子受廣義洛倫茲磁力的作用而產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较螂娏骱晚槙r(shí)針?lè)较螂妶?chǎng)及Uab>0。即使在縫隙口測(cè)量開口電壓也是Uab>0,卻不是法拉第的圖3之-Uab。

即使在圖1彎曲導(dǎo)體L上定義環(huán)形電場(chǎng),其環(huán)形電場(chǎng)也是順時(shí)針?lè)较虻碾妶?chǎng),卻不是法拉第的逆時(shí)針?lè)较螂妶?chǎng);在平衡態(tài)之前,金屬電子在廣義洛倫茲磁力的作用下作順時(shí)針?lè)较蚱?,相?dāng)于電流作逆時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng),形成i。(電流是正電荷之流動(dòng),即金屬電子漂移的反方向)

這就表明電場(chǎng)不是變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的也不是動(dòng)磁場(chǎng)直接產(chǎn)生的,圖1的電動(dòng)勢(shì)Uab及電場(chǎng)Eab>0是金屬電子在電荷流動(dòng)之后才得以形成的。如果沒(méi)有廣義洛倫茲磁力使得金屬電子沿著金屬環(huán)向b端漂移的話,那么a端就沒(méi)有過(guò)剩的正電荷,從而也就沒(méi)有電場(chǎng)Eab及電動(dòng)勢(shì)Uab。因此,感應(yīng)電場(chǎng)既不是動(dòng)磁場(chǎng)直接產(chǎn)生的也不是變磁場(chǎng)產(chǎn)生的,而是廣義洛倫茲磁力使得電荷聚集后才形成的。(磁力線是彎曲的)法拉第為了迎合愣茨的逆時(shí)針?lè)较螂娏?,在圖2中虛構(gòu)了負(fù)電動(dòng)勢(shì)-Uab,即虛構(gòu)了 ε。他是在未發(fā)現(xiàn)電子的時(shí)代里(只知道伏打電池),于是只好虛構(gòu) Uab,以便迎合愣茨電流的逆時(shí)針?lè)较?。然而在閉合線圈上測(cè)不著電動(dòng)勢(shì)。因?yàn)樵诹紝?dǎo)體線圈上沒(méi)有電荷聚集,因此 Uab=0,-ε=0。見圖2。閉合線圈上根本沒(méi)有電動(dòng)勢(shì)(電壓)。

從這個(gè)意義上講,愣茨電流定律接近真理,法拉第電動(dòng)勢(shì)定律是虛構(gòu)。線圈L上根本就沒(méi)有-ε。其電動(dòng)勢(shì)和渦旋電場(chǎng)都是虛構(gòu)的。假如沒(méi)有完整洛倫茲磁力使得電荷聚集的話,就沒(méi)有電場(chǎng)所言。因此完整洛倫茲磁力使得電荷聚集,由其電荷形成電場(chǎng)才是物理本質(zhì)。不是變磁場(chǎng)產(chǎn)生的,而是廣義洛倫茲磁力使得電荷聚集后,才由電荷形成了電場(chǎng)。

圖2 廣義洛倫茲磁力切割線圈四周金屬電子,形成閉合的環(huán)形電流i,-ε=0

圖3 法拉第為了迎合愣茨電流方向在閉合線圈上虛構(gòu)了電動(dòng)勢(shì) ε,以便迎合愣茨電流i

因此,在閉合線圈上的良導(dǎo)體上根本就沒(méi)有電動(dòng)勢(shì),其旋度場(chǎng)是法拉第虛構(gòu)的。

事實(shí)上,在良導(dǎo)體的閉合線圈上根本就測(cè)不著電動(dòng)勢(shì)(電壓)-ε。即使在彎曲導(dǎo)體上虛構(gòu)漩渦場(chǎng)也是順時(shí)針?lè)较?,卻不是法拉第的逆時(shí)針?lè)较颍瑓⒁妶D1。感應(yīng)電場(chǎng)既不是動(dòng)磁場(chǎng)直接產(chǎn)生的也

2 非均勻磁力線切割真空環(huán)時(shí)既無(wú)旋度場(chǎng)也無(wú)協(xié)變場(chǎng),當(dāng)且僅當(dāng)切彎曲磁力線割金屬圈時(shí)才有感應(yīng)電流

假如按照法拉第漩渦電場(chǎng)或者按照愛(ài)因斯坦的協(xié)變場(chǎng),那么圖4和圖5都承受了時(shí)變的運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng),從而使得,即有麥克斯韋定義的位移電流(密度假如果真如此,應(yīng)該有反向的磁場(chǎng)B′M。然而事與愿違。實(shí)際測(cè)量,沒(méi)有B′ ,從而判斷位移電流虛構(gòu)的。

這里的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)是比較對(duì)照?qǐng)D4的實(shí)驗(yàn)與圖5的實(shí)驗(yàn)之比較結(jié)果。

在反向磁場(chǎng)的形成中,涉及反向磁場(chǎng)的形成原理問(wèn)題。假如考慮麥克斯韋總結(jié)法拉第定律而認(rèn)為:當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí),空間的磁狀態(tài)發(fā)生改變,在自由空間產(chǎn)生了位移電流iD(即變化的電場(chǎng)),如圖4所示(此圖的真空環(huán)是禁止的,沒(méi)有金屬線圈),假如時(shí)變磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)(真空位移電流iD)。又按照麥克斯韋電動(dòng)力學(xué),這個(gè)iD又產(chǎn)生了反方向的磁場(chǎng)B′M(麥克斯韋旋度理論)。但是,事與愿違。注意到:圖4是非均勻磁力線切割真空環(huán),圖5是非均勻磁力線切割金屬環(huán)。

注意圖4,此圖的真空環(huán)是禁止的,沒(méi)有金屬線圈。在反向磁場(chǎng)的形成中,假如按照考慮麥克斯韋總結(jié)法拉第定律而認(rèn)為的:當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí),空間的磁狀態(tài)發(fā)生改變,在自由空間產(chǎn)生了位移電流iD,即,時(shí)變磁場(chǎng)產(chǎn)生時(shí)變電場(chǎng)(真空位移電流iD)。按照麥克斯韋電動(dòng)力學(xué),這個(gè)iD又產(chǎn)生了反方向的磁場(chǎng)B′M(麥克斯韋旋度理論)?;蛘甙凑諈f(xié)變場(chǎng)的“動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)”E(t),E(t)形成位移電流iD的話,那么磁力線切割真空環(huán)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。但是,他們(法拉第、愛(ài)因斯坦及麥克斯韋)事與愿違。

一方面,雖然圖4里的真空環(huán)里磁場(chǎng)是時(shí)變的、相對(duì)論協(xié)變場(chǎng)是時(shí)變的,麥克斯韋位移電流也是時(shí)變的,但實(shí)驗(yàn)表明真空環(huán)上沒(méi)有B′M,這就表明真空環(huán)中沒(méi)有iD。事實(shí)上,磁鐵在自由空間里運(yùn)動(dòng),但在自由空間里卻沒(méi)有位移電流iD。原因是彎曲磁力線沒(méi)有切割金屬電子。因此反向磁場(chǎng)的物理過(guò)程需從別的理論來(lái)解釋。其實(shí),圖4實(shí)驗(yàn)表明真空環(huán)上沒(méi)有B′M,這就表明真空環(huán)(或自由空間)中沒(méi)有iD。這里,雖然真空環(huán)存在變化的磁場(chǎng)B(t)≠0,卻不產(chǎn)生電場(chǎng),即E(t)=0。這表明真空環(huán)法上不產(chǎn)生法拉第電場(chǎng)也沒(méi)有愛(ài)因斯坦協(xié)變場(chǎng),從而無(wú)位移電流。由此易見,非均勻磁力線切割真空環(huán)時(shí)。雖然真空環(huán)上的B(t)≠0,但B′M=0,從而表明iD及E法拉第(t)= 0 和E愛(ài)因斯坦(t)=0。因此需要用準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明廣義洛倫茲磁力的真理性,解決相對(duì)論協(xié)變場(chǎng)的虛構(gòu)問(wèn)題。

圖4 時(shí)變磁場(chǎng)產(chǎn)生時(shí)變電場(chǎng),即產(chǎn)生了時(shí)變位移電流iD,iD產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)B′M

圖5 彎曲的運(yùn)動(dòng)磁力線切割金屬線圈在廣義洛侖茲磁力作用下而形成感應(yīng)電流iC,iC產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)B′L

另一方面,見圖5。參見圖1、圖2,可以用本項(xiàng)目定義的廣義洛倫茲磁力來(lái)解釋。其渦電流的形成原理用廣義洛倫茲磁力解釋為:運(yùn)動(dòng)磁力線切割了靜止的金屬導(dǎo)體,金屬電子受廣義洛倫茲磁力F2=qB×vB作用,產(chǎn)生了傳導(dǎo)電流iC(感應(yīng)電流),從而iC產(chǎn)生了反方向的磁場(chǎng)B′L,參見圖1和圖3的分析,用F2=qB×vB能解釋形成反向磁場(chǎng)的物理過(guò)程。對(duì)照?qǐng)D4和5的實(shí)驗(yàn),可以證明:法拉第漩渦電場(chǎng)及愛(ài)因斯坦協(xié)變場(chǎng)都是虛構(gòu),所以真空位移電流不能產(chǎn)生B′M;但是彎曲磁力線切割金屬環(huán)時(shí)產(chǎn)生傳導(dǎo)電流iC,iC又產(chǎn)生反向的磁場(chǎng),從而形成反向磁場(chǎng)。如前所述,所謂“磁生電”的關(guān)鍵條件是電荷要受力—廣義洛倫茲磁力。

也許有的專家可能把圖5說(shuō)成相對(duì)論的協(xié)變場(chǎng),但圖4呢?真空環(huán)與磁場(chǎng)也是相對(duì)運(yùn)動(dòng),雖然B(t)≠0,即使虛構(gòu)漩渦電場(chǎng)、即使虛構(gòu)協(xié)變場(chǎng),但B′ = 0 說(shuō)明從而表明愛(ài)因斯坦(t)=0。也就是說(shuō):當(dāng)非均勻磁力線切割真空環(huán)時(shí),因B′M=0,從而說(shuō)明了協(xié)變場(chǎng)是虛構(gòu)的。

其實(shí),在文[1]~ [3]中已經(jīng)證明:電場(chǎng)不是動(dòng)磁場(chǎng)直接產(chǎn)生的,也不是變磁場(chǎng)產(chǎn)生的。所謂"磁生電"的關(guān)鍵條件是電荷要受力,電荷在廣義洛倫茲磁力的作用下使得電荷聚集,才能由電荷形成電場(chǎng)。

比較兩種觀點(diǎn),對(duì)照分析如下:

法拉第愛(ài)因斯坦—場(chǎng)論派認(rèn)為:在法拉第時(shí)代里沒(méi)人發(fā)現(xiàn)電子,于是法拉第不服愣茨電流定律而提出場(chǎng)論觀點(diǎn);同年代的愛(ài)因斯坦對(duì)數(shù)學(xué)游戲很感興趣,把洛倫茲本人就反對(duì)的數(shù)學(xué)變換賦予相對(duì)論內(nèi)涵以及根據(jù)法拉第場(chǎng)論而提出協(xié)變場(chǎng)。因此他們兩人都認(rèn)為對(duì)于圖4和圖5,由于磁鐵運(yùn)動(dòng)使得真空環(huán)和金屬環(huán)上各自都承受了時(shí)變磁場(chǎng)B(t)≠0,兩圖各自都產(chǎn)生了時(shí)變電場(chǎng)E(t)≠0(E法拉第= E愛(ài)因斯坦僅相差高階無(wú)窮小量),兩圖都產(chǎn)生了電流I≠0(ID=IC)(銅線上的ε=ε0,μ=μ0),從而兩圖都產(chǎn)生了反向磁場(chǎng)B′M=B′L(麥克斯韋支持法拉第場(chǎng)論并認(rèn)為變化的磁場(chǎng)激勵(lì)以太媒質(zhì)產(chǎn)生渦旋電場(chǎng),并指出逆時(shí)針?lè)较虻匿鰷u電場(chǎng)是Φ是進(jìn)入積分路徑l(真空環(huán))圓面里的磁通量。愛(ài)因斯坦協(xié)變場(chǎng)是E(t)=γv×B,其v是動(dòng)磁場(chǎng)進(jìn)入真空環(huán)的速度,即沿著真空環(huán)四周的動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生了渦旋電場(chǎng)。愛(ài)因斯坦還鼓吹變化電場(chǎng)E(t)形成位移電流ID,即有B′M=B′L。)即,圖4和圖5都產(chǎn)生了反向磁場(chǎng)。這是法拉第 -愛(ài)因斯坦派的結(jié)論。

洛倫茲磁力—電子論派認(rèn)為:在法拉第時(shí)代里沒(méi)人發(fā)現(xiàn)電子,于是法拉第不服愣茨電流定律而提出場(chǎng)論觀點(diǎn);雖然1897年J·J湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子,但在那個(gè)年代里被愛(ài)因斯坦忽悠狹義相對(duì)論,把科學(xué)界引入到了另類,所以無(wú)人發(fā)展廣義洛倫茲磁力?,F(xiàn)在必須根據(jù)洛倫茲電子論來(lái)分析。即,在圖4中非均勻磁力線切割真空環(huán),雖然真空環(huán)承受的時(shí)變磁場(chǎng)B0(t)≠0,但動(dòng)磁場(chǎng)不直接產(chǎn)生電場(chǎng)、變磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng),法拉第漩渦電場(chǎng)和愛(ài)因斯坦協(xié)變場(chǎng)都是虛構(gòu)的,因此E(t)=0,即E法拉第(t)=E愛(ài)因斯坦(t)=0,所以位移電流ID=0從而B′M=0。當(dāng)且僅當(dāng)磁力線切割金屬環(huán)時(shí),金屬電子在廣義洛倫茲磁力的作用下才形成感應(yīng)電流IC≠0,從而B′L≠0。見圖1、圖2的分析。喇叭狀彎曲磁力線切割線圈四周,金屬電子在廣義洛倫茲磁力F=qB×vB的作用下形成閉合的環(huán)形電流。于是IC,從而B′L≠0可測(cè),真實(shí)可靠。也就是說(shuō),所謂“電生磁”與“磁生電”的關(guān)鍵條件是電荷必須受力:洛倫茲電場(chǎng)力和洛倫茲磁場(chǎng)力。洛倫茲電場(chǎng)力F=qE使得電荷流動(dòng)而產(chǎn)生磁場(chǎng),在圖5中,廣義洛倫茲磁力F2=qB×vB使得金屬電子漂移形成電流,才由電流產(chǎn)生了磁場(chǎng)B′L≠0。

關(guān)鍵是:雖然圖4中真空環(huán)上有變化的磁場(chǎng)和協(xié)變場(chǎng)B(t)≠0,但是測(cè)量反向磁場(chǎng)時(shí),靜止的紅色真空環(huán)(自由空間)沒(méi)有產(chǎn)生反向的B′M,從而證明ID=0及E(t)=0。然而在圖5中靜止的金屬環(huán)上存在iC,可測(cè)出B′L,從而證明廣義洛倫茲磁力的真理性。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是比較對(duì)照分析兩個(gè)實(shí)驗(yàn),一個(gè)是非均勻磁力線切割真空環(huán),一個(gè)是非均勻磁力線切割金屬環(huán),比較結(jié)果證明了廣義洛倫茲磁力的真理性。對(duì)比圖4與圖5的分析,可從實(shí)驗(yàn)中證明法拉第漩渦場(chǎng)及相對(duì)論協(xié)變場(chǎng)是虛構(gòu)的。

檢驗(yàn)方法是:設(shè)磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,圖4

初步測(cè)試結(jié)果是:

①圖4中靜止的紅色真空環(huán)上沒(méi)有反向的B′M。表明:雖然B(t)≠0,即使虛構(gòu)磁生電的電場(chǎng),即使虛構(gòu)位移電流,但因B4=B0(即B′M=0),從而證明ID及E(t)=0,或E法拉第=0、E愛(ài)因斯坦=0。這就表明:真空環(huán)上雖然B(t)≠0,但E(t)=0。所以法拉第和愛(ài)因斯坦的電場(chǎng)是虛構(gòu)的。

②但在圖5中磁力線切割了靜止的金屬環(huán),在廣義洛倫茲磁力的作用下產(chǎn)生了傳導(dǎo)電流(感應(yīng)電流),測(cè)出了從而表明廣義洛倫茲磁力是真理。

備注:第一,對(duì)于圖4的真空環(huán),由于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的限制,而且為了避免玻璃殼的影響,這里構(gòu)想的真空環(huán),實(shí)際上用的是聚四氟乙烯塑料管的自由空間環(huán),但這并不影響問(wèn)題的討論,因?yàn)榫鬯姆蚁┑摩牛溅?且μ≈μ0。第二,對(duì)于圖5,如前所述:彎曲磁力線切割金屬環(huán)的特殊情況也可用法拉第定律解釋,但她僅僅是個(gè)別特殊情況的粗略計(jì)算而已,廣義洛倫茲磁力的式(2)才是物理本質(zhì)。

對(duì)照分析以上兩個(gè)圖表明:所謂“磁生電”的關(guān)鍵條件是電荷要受力。圖4沒(méi)有電荷受力,所以即使虛構(gòu)漩渦電場(chǎng)或虛構(gòu)協(xié)變場(chǎng)甚至虛構(gòu)位移電流,但無(wú)電荷受力,所以測(cè)不著B′M。但是圖5存在電荷受力,金屬電子在廣義洛倫茲磁力的作用下產(chǎn)生了感應(yīng)電流,從而測(cè)得了B′L。對(duì)比圖4與圖5的兩圖分析,可從實(shí)驗(yàn)中即證明了法拉第漩渦電場(chǎng)是虛構(gòu),也證明了愛(ài)因斯坦協(xié)變場(chǎng)不存在。

總之,以上兩圖能比較對(duì)照性證明:法拉第旋度場(chǎng)和愛(ài)因斯坦協(xié)變場(chǎng)不存在,因反向磁場(chǎng)B′M=0從而證明ID,從而E愛(ài)因斯坦=E法拉第=0。廣義洛倫茲磁力F2=qB×vB是“磁生電”的真諦。即,廣義洛倫茲磁力使得金屬電子漂移,形成了電流(由于歷史原因,電流IC定義為正電荷的流動(dòng)(電子漂移的反方向),這一點(diǎn)不影響上述討論)。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于法拉第及麥克斯韋時(shí)代,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電子,也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)洛倫茲電子論和洛倫茲磁力,那時(shí)的“磁生電”被描述為“變磁場(chǎng)激勵(lì)以太而產(chǎn)生電場(chǎng)”;雖然愛(ài)因斯坦時(shí)代已有洛倫茲磁力了,但他忙于改造空間和另造宇宙,延誤了廣義洛倫茲磁力的全面揭示,甚至在錯(cuò)誤的概念上虛構(gòu)協(xié)變場(chǎng)。現(xiàn)在,基于真理性的洛倫茲電子論和真理性的完整洛倫茲磁力,本文用兩實(shí)驗(yàn)對(duì)照證明了法拉第旋度場(chǎng)和愛(ài)因斯坦協(xié)變場(chǎng)是虛構(gòu)的。至于麥克斯韋旋度場(chǎng)理論存在的問(wèn)題,正如洛倫茲所指出的那樣:“赫茲鏟除麥克斯韋的勢(shì)是正確的……,麥克斯韋從不相信電荷體,總是以他的電位移代替電荷,人們也很難理解他指的電荷是什么,他也從不問(wèn)及電磁場(chǎng)是怎么產(chǎn)生的,在他的理論中,似乎電磁場(chǎng)來(lái)自無(wú)窮遠(yuǎn)處,一種不需要源的場(chǎng),……”。這一系列問(wèn)題的回答有待續(xù)文介紹。

[1]曾清平.基于洛倫茲電子論和洛倫茲磁力否定法拉第定律和相對(duì)論電磁學(xué)暨揭示廣義洛倫茲磁力的科學(xué)研究之一:廣義洛倫茲磁力的定義及證明[J].2012(4):14-22.

[2]曾清平.基于洛倫茲電子論和洛倫茲磁力否定法拉第定律和相對(duì)論電磁學(xué)暨揭示廣義洛倫茲磁力的科學(xué)研究之二:感應(yīng)電流的產(chǎn)生與磁通量變化率無(wú)關(guān)[J].2012(5).

[3]曾清平.自然科學(xué)原理總結(jié)[M].湖北:湖北省科學(xué)技術(shù)出版社,2009(6).

[4]曾清平.有關(guān)物理學(xué)定律的總結(jié)[C].全國(guó)近代物理研究會(huì)論文集,泰安,2008(7).

[5]Zeng Qingping.Summarization of Question on EM Theory[C].Proceedings of ILLMC’2001.

[6]Zeng Qingping.Summarization of Negative to Maxwell's EM Theory[C],Proceedings of ILLMC’2001.

[7]Zeng Qingping.Problems on Demonstration of the Electric Field Producing the Magnetic Field[C].Proceedings of ICMMT’98.(ISTP).

[8]Zeng Qingping.Problems on Demonstration of the Magnetic Field Producing the Electric Field[C].Proceedings of ICMMT’98.

[9]Zeng Qingping.Questions on Maxwell's Electromagnetic Field Theory[C].Proceed-ings of ICEEA,94.

[10]Zeng Qingping.Negative Viewpoints to Maxwell's Electromagnetic Field The-ory[C].Chinese Journal of Radio Science,or Proceedings of ICRS’95:127-132.

[11]Zeng Qingping.On Theory of Relativity in Mass Spectrometer[C].Proceedings of CMSC’99,in China.

[12]曾清平.電磁場(chǎng)理論問(wèn)題及電磁場(chǎng)獨(dú)立輻射的觀點(diǎn)[J].空軍雷達(dá)學(xué)院學(xué)報(bào),1996(1).

[13]Zeng Qingping.Summarization of Question on EM Theory[C],Proceedings of ILLMC’2001.

[14]Zeng Qingping.Summarization of Negative to Maxwell's EM Theory,Proceedings of ILLMC’2001[C].

[15]曾清平.對(duì)麥克斯韋理論的不同觀點(diǎn)[C].全國(guó)微波學(xué)術(shù)會(huì)議,2001年8月于電子科技大學(xué)。

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