彭永磊

【摘 要】在經(jīng)典磁場理論中，大多數(shù)的公式都是正確的并且一直沿用至今，但經(jīng)典磁場的理論中最根本的問題是，它建立在一個(gè)實(shí)際上并不存在的所謂單獨(dú)的磁極的假設(shè)，這也是庫倫方法的一個(gè)致命弱點(diǎn)。電流和電流之間的相互作用也是通過磁場產(chǎn)生的，磁場是存在于磁體、電流和運(yùn)動電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，磁極或電流在自己的周圍空間產(chǎn)生磁場，而磁場的基本性質(zhì)就是對放入其中的磁極或電流有力的作用。運(yùn)用電流與磁極的關(guān)系是磁極定向方法的基本原理，本文也是運(yùn)用該原理構(gòu)建磁場動態(tài)模型，以闡述磁場動態(tài)模型理論。

【關(guān)鍵詞】左手定則 右手定則 安培定則 楞次定律 磁極

1 關(guān)于磁場力理論的解釋

磁場是一種看不見、摸不著的特殊物質(zhì)，磁場不是由原子或分子組成的，但磁場是客觀存在的。磁場具有波粒的輻射特性。磁體周圍存在磁場，磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的，所以兩磁體不用接觸就能發(fā)生作用。電流、運(yùn)動電荷、磁體或變化電場周圍空間存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。由于磁體的磁性來源于電流，電流是電荷的運(yùn)動，因而概括地說，磁場是由運(yùn)動電荷或電場的變化而產(chǎn)生的。用現(xiàn)代物理的觀點(diǎn)來考察，物質(zhì)中能夠形成電荷的終極成分只有電子（帶單位負(fù)電荷）和質(zhì)子（帶單位正電荷），因此負(fù)電荷就是帶有過剩電子的點(diǎn)物體，正電荷就是帶有過剩質(zhì)子的點(diǎn)物體。運(yùn)動電荷產(chǎn)生磁場的真正場源是運(yùn)動電子或運(yùn)動質(zhì)子所產(chǎn)生的磁場[1]。例如電流所產(chǎn)生的磁場就是在導(dǎo)線中運(yùn)動的電子所產(chǎn)生的磁場。

經(jīng)典磁場理論中，絕大多數(shù)的公式都是正確的，并且也一直沿用至今，但是在整個(gè)理論中最根本的問題是它采用了一個(gè)實(shí)際上并不存在的所謂單獨(dú)的磁極的假設(shè)。這就是經(jīng)典磁學(xué)理論中的所謂庫倫方法的一個(gè)致命弱點(diǎn)。

電流在周圍空間產(chǎn)生磁場，小磁針在該磁場中受到力的作用。磁極和電流之間的相互作用也是通過磁場發(fā)生的。

電流和電流之間的相互作用也是通過磁場產(chǎn)生的，磁場是存在于磁體、電流和運(yùn)動電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，磁極或電流在自己的周圍空間產(chǎn)生磁場，而磁場的基本性質(zhì)就是對放入其中的磁極或電流有力的作用。

2 磁場動態(tài)模型的構(gòu)建定則

2.1 左手定則

左手定則（又稱電動機(jī)定則）：（1）判斷安培力：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。這就是判定通電導(dǎo)體在磁場中受力方向的左手定則。（2）判斷洛倫茲力：將左手掌攤平，讓磁感線穿過手掌心，四指表示正電荷運(yùn)動方向，則和四指垂直的大拇指所指方向即為洛倫茲力的方向。）

可以用右手的手掌和手指的方向來記憶導(dǎo)線切割磁感線時(shí)所產(chǎn)生的電流的方向，即：伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從手心進(jìn)入，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。這就是判定導(dǎo)線切割磁感線時(shí)感應(yīng)電流方向的右手定則。

磁場現(xiàn)象的左手定則、右手定則和楞次定律中的動生電動勢都可由導(dǎo)線電流同向相吸異向相斥的效應(yīng)解釋。因此我構(gòu)建了一個(gè)磁場動態(tài)模型并能證明磁場不存在南北極，也不存在磁單極子。如圖1。

圖1圓圈表示電流旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的磁場切面，方向?yàn)殡娏鞣较?，中間是導(dǎo)線，方向?yàn)殡娏鞣较?。?shí)際上磁場是由無數(shù)個(gè)上圖的動態(tài)圓重疊而成，導(dǎo)線在磁場中無論怎樣都概率性的被包含在這些動態(tài)圓里。根據(jù)兩導(dǎo)線電流方向相同時(shí)相吸，電流方向相反時(shí)兩導(dǎo)線相斥，則可看出導(dǎo)線電流方向與左半圓呈相對運(yùn)動，與右半圓為相向運(yùn)動，則會與左邊產(chǎn)生相對運(yùn)動形成相斥，與右邊同向運(yùn)動產(chǎn)生相吸形成導(dǎo)線向右運(yùn)動。根據(jù)安培定則磁感線方向紙外，符合左手定則的現(xiàn)象[2]。

2.2 右手定則

同樣可以解釋右手定則。如圖2中導(dǎo)線向右運(yùn)動，導(dǎo)線中的電子與上半圓呈相對運(yùn)動產(chǎn)生相斥與下半圓產(chǎn)生相向運(yùn)動相吸，造成電流方向向下。磁感線向外，符合右手定則。

解釋磁鐵同極相斥異極相吸：可用上圖的磁場切面解釋，假設(shè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的圓圈為N極，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的圓圈為S極。如圖3，當(dāng)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓圈面對面靠近就像是同方向旋轉(zhuǎn)的電流，雖然是圓形運(yùn)動但與直線運(yùn)動的同向相吸的效應(yīng)一致，所以相吸。如圖4，當(dāng)兩個(gè)都是順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的圓圈（即同極）面對面靠近就像是方向逆向旋轉(zhuǎn)的電流，與異向相斥的效應(yīng)一致，所以相斥。順時(shí)針的反面就是逆時(shí)針才有了南北極的假象，則得出磁鐵沒有南北極只有電流的旋轉(zhuǎn)方向，也沒有磁單極子。

2.3 楞次定律

解釋楞次定律中的感應(yīng)電流的磁場總要阻礙磁體和閉合導(dǎo)線間的相對運(yùn)動[3]。如圖5，閉合導(dǎo)線不動磁場切面向下運(yùn)動，磁場的切面為順時(shí)針電流方向，則切面內(nèi)導(dǎo)體的自由電子與右半圓呈相對運(yùn)動與左半圓呈相向運(yùn)動造成電流向左。但可以看出感應(yīng)電流方向與上半圓呈相對運(yùn)動與下半圓呈相向運(yùn)動，由于導(dǎo)線不動則使磁場切面作用于磁體有一個(gè)向上的力阻礙了磁體與閉合導(dǎo)線間的相對運(yùn)動，用虛線箭頭表示。則解釋了楞次定律的動生電動勢作用?？梢岳眠@個(gè)理論發(fā)明一種沒有楞次定律的阻礙作用的磁場，如圖6。

六條線均為導(dǎo)線且在同一平面內(nèi)，方向均為電流方向，兩個(gè)間隔很開的電流方向相反的導(dǎo)線為一組，每組之間離的很近，沒有橫向電流只有縱向電流，因此可以沒有楞次定律的阻礙作用。

這個(gè)圖像模型理論揭示了部分磁現(xiàn)象的本質(zhì)即電流方向同向相吸異向相斥的效應(yīng)，對電磁理論做出了更形象的理解。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊波，姬廣忠.時(shí)移磁測方法正反演研究[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2007，02：146-151.

[2] 吳志東，周穗華，陳志毅.磁場梯度張量在磁性橢球體跟蹤中的應(yīng)用[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，11：103-107.

[3] 唐波，文遠(yuǎn)芳，劉紅志，等.直流輸電線路對地磁場觀測的影響[J].高電壓技術(shù)，2011，04：952-960.