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【doc】利用狭义相对论导出毕奥—萨伐定律和安培定律.doc

【doc】利用狭义相对论导出毕奥—萨伐定律和安培定律.doc

上传者: 李丹颖 2017-10-13 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《【doc】利用狭义相对论导出毕奥—萨伐定律和安培定律doc》,可适用于综合领域,主题内容包含【doc】利用狭义相对论导出毕奥萨伐定律和安培定律利用狭义相对论导出毕奥萨伐定律和安培定律第J卷第期l年月天津师A(自然科学版)VoJlNoJOUR符等。

【doc】利用狭义相对论导出毕奥萨伐定律和安培定律利用狭义相对论导出毕奥萨伐定律和安培定律第J卷第期l年月天津师A(自然科学版)VoJlNoJOURNALOFTIANJNNORMALUNIVERSITY(NATL'RALSCIENCEEDITION)利用狭义相对论导出毕奥一萨伐定律和安培定律O易溥藤'一(天津师范大学物理系)f摘要焱所周知,毕奥一萨伐定肆和安培定律是两个实验定律由于普通物理课程的现代化问题已引起越来越广泛的关注llJ为将近代物理思想引八普物教学,本文试图从狭义相对龇发对这两个定律进行推导也磁关键词时问膨胀长度的洛仑兹缩短力的参照系变换问题的提出磁性实际上是一种相对论效应关于这一问题,RP费曼和EM珀塞尔都是讨论长直电流对运动电荷的作用,从而导出洛仑兹力,但不能直接引人运动点电荷(或电流元)的磁感应强度JiJJ有的文章虽然给出了运动点电荷的磁感应强度,但出发点却是运动平行带电平板间的运动电荷所受的力,逻辑上不够完善本文从狭义相对论的一些基本原理出发,针对匀速运动点电荷之间的作用力进行讨论,引人洛仑兹力和运动点电荷的磁感应强度,从而导出毕奥一萨伐定律和安培定律问题的核心解决这个问题,关键是力的参照系变换为使问题最简化,我们考虑某一瞬时两个平行匀速运动点电荷之间的作用力(参看图)本文于年ft日收到修改稿于年q收到名对,砭一一一一系一v一一一察一一第期易溥藤:利用狭义相对论导出毕奥一萨伐定律和安培定律在系中,场源电荷Q速度为,产生的电场为受力电荷口速度为,受力为系以恒速相对于S系运动在系中,Q静止,产生的电场为口的速度为,受力为根据电荷不变性,Q,口在系,系中数值相同,在系中,=口,只要把变换为即可求出在系中Q对口施加的作用力讨论的出发点只需要一些普通物理水平的相对论基本知识洛仑兹变换邯"u=l("譬,)):==其中{lr出y【dt=y舯T速度变换了电场强度变换根据长度的洛仑兹缩短可得IE,}E,}JyEJ力的变换动量变换根据(),()式可得电荷之动量兀津I『lit学撤{盘然科学扳,IP十,…nJd"l",r一一,一"d=:一…r雨==…"五":F的变换!据f),{l式Il褥dP代^(J式得F=:FF的变换同样根据(),()式dPFfd尸生一dl生(,譬)(Q的磁场和q所受的力将r)式代入=q'得恨拼()式IFqE:士一F年()()()(){J^J=苦}出,,,,{坚=业P,一『『十一,F=P:P=一以而昕,,J了第期易溥藤:利用狭义相对论导出毕奥一萨伐定律和安培定律将【)【,式代人L)')式得|FqEn=(一v)根据(I)式,在S系中口所受的力的矢量式可写为F=qEqv手一qvE|E""由()式可得(定义在系中Q产生的磁感应强度为C于是(I)式可写为F=qE日矿xB这就是在s系中所受的力,等号右边第一项表示电场力,第二项表示磁场力结论现在考虑两个稳恒电流元之间的作用力(参看图)施力电流元为lid,=NQ受力电流元为d,,=N,Q矿其中NI,,Q,q,,玢别为,Idr,d中电荷载流子的个数电量和速度,其中Q的定向漂移速率"的数量级对d"而言为IOITIS,,远小于光速C所以它产生的电场仍可近似视为静电场去产:代入()式可得一个Q产生的磁感应强度产所以电流元,ld『I产生的宏观磁感应强度为=…=()(I)rl)(圈()天津师大(自然科学版)年月再来看,d对d的作用力,从()式来看,Q对g的作用力中,磁场力qVx是电场力口的一倍,但电流元宏观呈电中性,不产生宏观电场,故只有C磁场力起作用所以ItdF,对Idl"的宏观作用力是I'dx,uo这就是安培定律参考文献()赵凯华普通物理课程的现代化问题大学物理,,():,RP费曼,RB莱登,M桑兹费曼物理学讲义:第二卷上海:上海科学技术出版社,ltl,EM珀塞尔电碰学北京:科学出版社,,o,漆安慎,杜婵英力学基础北京:人民教育出版社,~DERIVATIoNoFBIoTSAVARTLAWANDAMPERELAWBYMEANSoFSPECIALRELATIVITYPuteng(Departmentofphysics,TianjinNormalUniversity)AbstractItiswellknownthatBiotSavartlawandAmperelawaretwoexperimentallawswiththedevelopmentofmodernizationingeneralphysicscourtsthispaperistryingtOderivethesetwolawsbasedonspecialrelativitySOastointroducemodernphysicsconceptstOgeneralphysicsteachingKeywordsTimedilationLorentzcontractionTransformationofforce

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