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  • 磁體在磁場(chǎng)中如何受力

    磁體在磁場(chǎng)中如何受力
    求詳細(xì)判斷方向方法,如果有計(jì)算公式更好~
    物理人氣:807 ℃時(shí)間:2020-03-25 08:20:19
    優(yōu)質(zhì)解答
    首先你要知道對(duì)于典型的理想的小磁針,它放在磁場(chǎng)里面受力平衡時(shí)候的指向就是這一點(diǎn)磁感線的方向.當(dāng)然這只是記住,為什么是這樣還要算.
    對(duì)于普通的一塊磁體,可以看成很多小磁針拼接起來的,所有小磁針受力加起來可以當(dāng)成磁體的受力(當(dāng)然這不是簡(jiǎn)單相加,因?yàn)檫@些力的作用點(diǎn)都不同,某些情況下不能用高中學(xué)的質(zhì)點(diǎn)方法了,嚴(yán)格計(jì)算肯定要用微積分的,而且最終這個(gè)磁體受力的方向必然牽扯到每個(gè)小磁針受力的大小,我們并不知道每個(gè)小磁針的受力大小怎么求).
    至于力的大小公式,這個(gè)問題就比較嚴(yán)重了.如果從歷史的發(fā)展來看,一開始人們認(rèn)為電、磁是兩個(gè)互相獨(dú)立而且對(duì)稱的現(xiàn)象,電學(xué)里面有個(gè)“電荷”的概念,那么磁里面就有個(gè)“磁荷”概念;電荷和電荷之間力滿足庫侖定律kqq'/r²,那么磁荷和磁荷之間也滿足形式一模一樣的磁庫侖定律,就是
    k[m] q[m]q'[m]/r²(m表示是磁的量,比如q[m]表示磁荷大?。?有這個(gè)公式,算磁力的大小方向完全和電的一模一樣,很容易.但是問題就出在這個(gè)“磁荷”到底是什么東西上,解釋不出來,因?yàn)殡姾煽梢允菃蝹€(gè)單個(gè)的粒子,比如電子就帶1單位負(fù)電荷,很明確,但磁里面至今找不到只帶N磁荷或者S磁荷的單一粒子(就是磁單極子).現(xiàn)在人們關(guān)注的是安培的分子電流假說,認(rèn)為不存在“磁荷”這么個(gè)東西,磁的本質(zhì)是電流,樓主所說的磁體,其實(shí)里面是一個(gè)一個(gè)排列同方向的小電流圈,算它的受力,就要算出每個(gè)小電流圈的受力大小,然后積分處理.對(duì)于電流的受力,早有公式.如果這個(gè)電流只有幾個(gè)帶電粒子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生,那就用洛倫茲力公式qvB對(duì)單個(gè)粒子算;如果電流有很多很多的粒子產(chǎn)生,那就用安培力BIL算.總之所有受力大小、方向的計(jì)算,都要?dú)w結(jié)于電流在磁場(chǎng)里受力的計(jì)算.
    再和樓主聊幾句,“磁荷”貌似是不存在的,但是這個(gè)觀念并沒有被拋棄,因?yàn)橛?jì)算里面有時(shí)候很有用,因此現(xiàn)在把它當(dāng)成一種數(shù)學(xué)工具,叫它“等效磁荷觀點(diǎn)”.數(shù)學(xué)上面可以證明,小電流圈受力等效于一個(gè)小磁針,也就是一個(gè)N磁荷一個(gè)S磁荷配對(duì),離的很近的系統(tǒng)(叫磁偶極子).所以有些地方干脆就把小電流圈看成一個(gè)N磁荷加一個(gè)S磁荷.至于磁場(chǎng)為何和電場(chǎng)那么不同(比如磁場(chǎng)的線總是閉合的,電場(chǎng)卻必須從正電荷出發(fā)指向負(fù)電荷),也可以從這個(gè)角度理解,就是本來磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣的,但是磁荷一出就出一對(duì)(而且還相距無限近),電場(chǎng)可以出單個(gè)電荷,所以不同;假如電荷也只能一出出一對(duì)(叫電偶極子),那么電場(chǎng)就和磁場(chǎng)一樣了.比如樓主觀察一下書上的一個(gè)正電荷、一個(gè)負(fù)電荷形成的電場(chǎng)線圖,想象它們靠得很近,那看這個(gè)電場(chǎng)線形狀就差不多就和一個(gè)條形磁鐵的磁感線一樣了.還有很多高中生好奇為什么磁場(chǎng)的強(qiáng)度不叫“磁場(chǎng)強(qiáng)度”而叫“磁感應(yīng)強(qiáng)度”也是這個(gè)原因,“磁場(chǎng)強(qiáng)度”是歷史上以為有磁荷的時(shí)候先提出來的,和電場(chǎng)一模一樣,不過用H表示:H=k[m]q[m]/r².后來我們用的這個(gè)表達(dá)強(qiáng)度的量是從電流受力定義來的,應(yīng)該叫不一樣的名字,所以叫磁感應(yīng)強(qiáng)度了.
    這些知識(shí)如果樓主有機(jī)會(huì),到大學(xué)物理的電磁學(xué)課上都會(huì)學(xué)到.
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