一个关于电磁很有意思的问题

文号t60274

22191

一个关于电磁很有意思的问题

vcasm2013/09/01物理 IP:陕西

问题如下：
1、将一个带有高静电荷的物体，放置在绝缘转盘上高速旋转，是否能够产生磁场？

如果答案是能够产生磁场，那么继续问题2：
2、转盘中心同样放置一个垂直的导磁体，那么导磁体两级是否能产生磁场？

如果问题1的答案成立，问题二的答案应该也是成立的，能够产生！，那么继续有意思的问题3：

3、相对导磁体来说，带电荷的物体实际上是静止的，并没有做圆周运动，那么磁从何而来？

针对静止参照物来说，高速旋转的电荷产生变化的电场，相应会形成磁场，而针对和电荷同样运动的参照物来说，电场是没有变化的，应该不能感应出磁场，这两个结论很相互矛盾的。。。。

欢迎大家解疑。

+50 科创币

量子隧道 2013/09/01 楼主的问题相当好，待老夫想想。。。

来自：数理化 / 物理

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~~空空如也

坚持and突破

11年4个月前 IP:未同步

565274

1楼

最好加个示意图，表明导磁体和带电体到底处于什么样的位置.......光看文字不太明白楼主所说的导磁体到底在什么位置！！！！！！
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
是这样吗？

+50

科创币

vcasm

2013-09-01

这个图很形象

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坚持and突破

11年4个月前 IP:未同步

565275

2楼

如果我上面理解的是对的，那我觉得如果1.2.成立，3也成立。磁力线串过导磁体，不管导磁体是运动的还是静止的。就好比变压器里的磁力线串过磁芯一样，而不管这个变压器是运动的还是静止的.....[s:274]

磁力线的产生不需要导磁体的存在，不管它存在不存在,运动不运动......

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vcasm

作者

11年4个月前 IP:未同步

565276

3楼

回 1楼(坚持and突破) 的帖子

这个图很形象，其实导磁体在中心更能说明问题的矛盾性

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vcasm

作者

11年4个月前 IP:未同步

565286

4楼

回 2楼(坚持and突破) 的帖子

这个问题中，导磁体仅仅作为参照物存在
换一个提法解读这个问题，假如带电荷的物体根本没有运动，仅仅是环境中所有的其他物体围绕带点物体做圆周运动呢？这样去理解，也许所有人的答案都是没有产生磁

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航模发烧友

11年4个月前 IP:未同步

565288

5楼

第一条已不成立：电荷要在流动的情况下才能产生磁场，这个带高静电荷的物体内部的电荷压根就没有流动。你这个带着它旋转和内部电荷的流动是两码事。你找错参照物了兄弟。。。

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vcasm

作者

11年4个月前 IP:未同步

565291

6楼

回 5楼(航模发烧友) 的帖子

欢迎讨论，变化的电场产生磁场已经被证明成定律，个人觉得第一个问题应该能成立

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坚持and突破

11年4个月前 IP:未同步

565292

7楼

回 5楼(航模发烧友) 的帖子

呵呵这个事本来说的就不严谨，如果那个高静电荷就是一个电子呢，而且说了是在圆盘上运动.....那参考点是圆心，这个不用怀疑吧......

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金星凌日

11年4个月前 IP:未同步

565293

8楼

我记得《费曼物理学讲义》上说，磁就是电的相对论效应。

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uniessey

11年4个月前 IP:未同步

565301

9楼

问题1是不成立的，产生磁场的是拥有完整闭合回路的电流，而不是单个电荷。
单个电荷在空间中高速运动时不会产生连续、完整的磁场。
其实1、2、3都不成立，尤其是3，完全是小学生看问题的方式。以导磁体为参考系，圆盘是高速旋转的，怎么可能会有“静止这种说法”。

其实楼主所谓的“假设模型”就是个老式的机械电表。

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vcasm

作者

11年4个月前 IP:未同步

565354

10楼

回 9楼(uniessey) 的帖子

：）我们换个说法：

一个带有高电荷的导磁圆环，高速旋转，那么是否能产生磁场？
如果能，圆环是否有磁产生？
相对圆环本身，圆环就是静止的，仅仅周围环境在旋转，那么作为圆环导磁材料来说，是周围环境的旋转产生了磁场吗？

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机器

11年4个月前 IP:未同步

565358

11楼

1、因为电子具有自旋特征，所以电子并不是各向同性的球体。
2、电场中的电流产生磁，一种猜想是电子在该过程中被有序化，使得本来就存在的磁（原来是互相抵消的）从宏观上表现出来。
3、从某种角度来说，电子也许就是一圈一圈的磁力线。

+50

科创币

虎哥

2013-09-06

积极发表观点

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daxus

11年4个月前 IP:未同步

565426

12楼

这个带电体高速圆周运动的结果应该可以等效为一个只有一匝的螺线管。
比如，带电体所带电量为0.1库仑，每秒圆周运动10圈，那应该就可以等效为1安培的一匝螺线管，产生的磁场应该也是类似螺线管的磁场。

至于你说的电场没有变化，我的理解是：电场是由电势差产生，而不是电荷运动产生。
而圆周运动的电荷周围的电场实际上是一直在变化的，因为他与0电势点之间存在相对位移。
当然，LZ这个题设里面没有关于0电势点的说明也是一个漏洞[s:274]

这个是电生磁，实际上有个类似的东西，法拉第发电机，只不过它是磁生电。。。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/czwl/xszx/tbxx/tb9/tb917/yd/201008/t20100825_XXXXXXXXXm

+200

科创币

虎哥

2013-09-06

仔细探讨

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uniessey

11年4个月前 IP:未同步

565446

13楼

回 10楼(vcasm) 的帖子

仍然不会产生宏观意义上的“磁场”，单个带电粒子在空间中高速运动时对外辐射的是“电磁子”（不太准确），这个在量子力学里面有所论及。
这里有篇简单论述孤立带电粒子与空间介质相互作用的文章，希望能够解惑：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXt/shkl/wuzhi/dldhcch/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXm

+50

科创币

虎哥

2013-09-06

参与学术探讨

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vcasm

作者

11年4个月前 IP:未同步

565447

14楼

回 13楼(uniessey) 的帖子

这篇文章将“运动电荷产生磁场”作为论点加以说明，并假设在绝对静止的介质条件下加以讨论

其实关于第一个问题很容易通过实验去证明，真正疑惑的问题在于第三个疑问，运动的电荷周围空间产生磁场是麦克斯韦电磁场理论的要点，其实电磁波的发现也是从另外一个维度证明了电场只要有变化（非运动）就能产生磁场变化。

+50

科创币

虎哥

2013-09-06

维持良好讨论氛围

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天上的绵绵土

11年2个月前 IP:未同步

650635

15楼

为了此问题，特此注册了帐号。这个问题是非常经典的问题了。坊间有各种版本，但归根揭底都是说我们在一个参考系内看得到磁场，在另一个参考系内看不到磁场。哈哈，很简单的，这个放在相对论的框架内才能理解的。相对论告诉我们，没有磁场，也没有电场，只有统一的电磁场。只是在不同的参考系内，有时候我们会看到电场，有时候会看到磁场，也有时候电场和磁场都看得见。但只看见电场的时候，并不是说磁场不存在，只是你观察的角度有问题，你换一个参考系就可以看见它了。所以楼主的问题就是参考系变换的问题。在一个参考系内看不见，换一个参考系你就看见磁场了。

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deck_npu

10年6个月前 IP:未同步

698289

16楼

从电磁学麦克斯韦方程来说，电荷运动，产生变化的电场，电场感应出磁场。至于你说相对静止问题，应为是一个变为的磁场（非恒磁场），导磁体虽然保持相对静止，还是会磁化。即使是恒磁场，也会被磁化。同时，问题本身亦存在合理性问题，你没有考虑圆周运动的加速过程及初始状态设定，任何一个状态在物理中我觉得都不能凭空出现，肯定有其前因后果。否则正如相对论中的孪生兄弟悖论，其实逻辑上已经犯了一个严重的错误！不过这种辩证的思维对我们学习是非常有利的，他让我们提出质疑，质疑才能真正的激发我们学习的兴趣，感觉现在很多时候我们只是为了占有知识，自以为自己知道了某个东西就很了不起，其实还远远没有入门。我想当初科学家发现某条自然规律时，必然经过了无数次的自我否定及肯定，我觉得我们学习过程中正缺乏如此精神，使我们很多时候流于表象，往往做出或得到一些莫名其妙的结论！科创论坛是一个不错的地方，这里面有各方面的人才，希望能多交朋友，大家一起进步！

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diy患者

7年0个月前 IP:浙江

841337

17楼

其实这个问题有个等效的问题，两个电子并行，它们之间产生的力有多大。在我们的参考系看，除了静电排斥，还有电流的相互吸引，但是电子的参考系看，则只有排斥。
我也不会解答这个问题。我只是提出个问题。

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zx-16533

7年0个月前修改于 7年0个月前 IP:广东

841342

18楼

电场和磁场实际上是电磁场张量的两个分量，随着参照系的变化是可以互相变换的。

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tony123457 实习会员

7年0个月前 IP:山西

841439

19楼

这个问题和地球一样啊，地球带负电荷，旋转起来有了磁场，如果以地球为参考系，地球以外的全部物质带正电荷，绕地球旋转，地球也是有磁场的。那么问题来了，我们接受的教育是地球的南北极和地磁场的南北极轴线并不重合，这是为什么呢？

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zx-16533

7年0个月前 IP:广东

841451

20楼

引用 tony123457:
这个问题和地球一样啊，地球带负电荷，旋转起来有了磁场，如果以地球为参考系，地球以外的全部物质带正电荷，绕地球旋转，地球也是有磁场的。那么问题来了，我们接受的教育是地球的南北极和地磁场的南北极轴线并不重合，这是为什么呢？

因为地球的磁场并不是由地球带的电荷随着地球自转产生的。

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961654108

6年9个月前 IP:北京

844482

21楼

其实这个有一种验证方法，铁棒在带电物体附近高速旋转，看是否被磁化。

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量子隧道

6年9个月前 IP:广东

844494

22楼

这是一个深刻的问题。涉及相对论的基本理论前提（电磁定律在洛伦兹变换下，是否满足伽利略不变性）。
有兴趣的可以找费曼物理学讲义第2卷第218页，“一个佯谬”。

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z1458799323 十步芳草

6年9个月前 IP:河北

844510

23楼

引用 tony123457:

万一是因为地球电荷分布不均匀呢。。

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浪里黑条

6年9个月前 IP:北京

844522

24楼

变化的电场激发变化的磁场没问题，问题一成立～
第二个问题，个人感觉，导磁体是否一起旋转是有差别的，如果跟着转，那么相对导磁体而言磁场是不变的，于是没反应~如果不跟着转，那么相对于导磁体而言磁场是变化的，存在相当于切割磁感线的效果，就会有感应电流(这里是涡电流)存在，自然也会有磁场～
所以第三个问题就迎刃而解了，楼主表达的大概是跟着转的情况，这个不再次激发磁场，所以也就没有楼主说的这个问题～

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zx-16533

6年8个月前 IP:广东

844582

25楼

引用浪里黑条:
就会有感应电流

导磁体不一定导电

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浪里黑条

6年8个月前 IP:北京

844584

26楼

引用 radio:

好问题

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