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电磁理论中隐藏动量的研究(2)

时间:2024-12-09 22:25来源:99091
是理想导体。针对该模型,现提出如下问题: (ⅰ)该 系统 传输电磁能量:SEHErHez,因而存在g动量;另一方面,此系统中的电场与磁场是稳恒场

是理想导体。针对该模型,现提出如下问题:

(ⅰ)该系统传输电磁能量:SEHErHeˆz,因而存在g动量;另一方面,此系统中的电场与磁场是稳恒场,无辐射,且同轴电缆无机械运动,即整个系统是静态的,该系统的质心保持不动,这就要求体系的总动量必须为零,由此要问该电磁动量被何动量所平衡或抵消?

(ⅱ)在该模型中,设想不断增大电阻R(直至断开回路),使电流I逐步变为零,因而体系逐步失去起初的电磁动量。依据动量守恒,又同轴电缆是静止不动的,则问这一过程中失去的电磁动量跑哪去了?

诸如此类,带着这些问题,我们思考所谓的隐藏动量---用相对论的观点考察电荷的流动所引起的机械动量。

2相对论的理论分析

为分析和解决类似上述同轴电缆中动量守恒问题,在实验上确认没有测出电缆体系存在机械运动的前提下,美国著名物理教育家DavidJ.Griffiths教授提出了用相对论知识分析隐藏动量起因的方法[2-3]。以矩形载流线圈作为磁偶极矩模型,如图2所示。

考虑处于均匀外电场E中的载流线圈,若设载有恒流I的矩形线圈长为l、宽为w,则其磁偶极矩大小为Ilw;设导体内带电粒子(令每个粒子带正电Q)之间无相互作用,若加上外场E,则左边导体内的带电粒子将受力被加速而右边导体内的带电粒子则被减速uu,其中u、u(u)分别是上下导体内带电粒子的定向迁移速率,因上下导体内的带电粒子在定向迁移方向

上没有直接受到外场影响,故可视上下导体内带电粒子的运动是匀速的。因电流是稳恒的,故四段内的I是相同的。设参与上下段导体内运动的粒子数分别为N,则粒子电荷线密度分别为QN/l,而电流强度为

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