安培力的经典微观机制解释

提出一种安培力产生微观机制的新解释.安培力产生的微观机制是:在稳定电流情况下,磁场中的载流导线内部形成稳定的霍尔电场,稳定霍尔电场区内的电子受力平衡,负电荷层的电子通过反约束将力传给导体;导体晶格受到各部分霍尔电场的力直接作用于导体,所有这些力的合力,即表现为载流导线的宏观安培力,即安培力是霍尔电场对导体内全部晶格的作用力和载流电子通过反约束作用于导体的力的合力的宏观表现.     

对安培力机理的商榷

安培力是普物电磁学中一个重要的概念。在电磁学教材中对安培力机理一般没做深入的讨论,常见的有如下几种比较普遍的说法:(1)导线受的安培力就是作用在各自由电子上洛仑兹力的宏观表现(赵凯华编《电磁学》上册326页);(2)磁场中的载流导体内的每一定向运动的电荷,都要受到洛仑兹力。由于这些电荷受到导体的约束,而将这个力传递给导体,表现为载流导体受到一个磁场力,称为安培力(梁灿彬编《电磁学》329页)。这些说法简洁直观,但在教学中常常容易引起一些模糊的概念。例如:有的学生误认为安培力就是洛仑兹力,是作定向运动的电子受洛仑兹力与晶格碰撞的宏观表现等等。因此,在教学中对安培力机理如何表述,是一个值得商榷的问题。本文从普物知识出发,对安培力的机理进行讨论,以求使学生对安培力的概念,有一个比较完整的理解。     

安培力和洛仑兹力的关系

本文比较全面地分析了洛仑兹力和安培力的联系与区别,弥补了通常流行的讲联系多说区别少的缺陷,指出在任何情况下,安培力都是导体中自由电子所受洛仑兹力的一个分力——由电子相对于导线的平均定向移动速度所引起的力——的宏观表现。     

磁场中载流导线受力的剖析

本文从电子运动和霍尔电场概念出发,讨论运动电荷所受的洛伦兹力是如何转变成载流导体所受的安培力.     

洛仑兹力和安培力关系的进一步讨论

洛仑兹力是运动电荷在磁场中所受的磁场力,安培力是载流导体在磁场中所受的磁场力,载流金属导体在磁场中所受的安培力是导体中形成电流的自由电子所受洛舍兹力的宏观表现.但是洛仑兹力是如何转变为安培力的?这个问题[3]作了讨论,现就这个问题的讨论再深入一步.     

对安培力机理的分析

安培力是电磁学中一个重要的物理概念。在电磁学教材中对安培力机理只作简单的叙述:(1)导线受的安培力就是作用在各自由电子上洛仑兹力的宏观表现。虽然这个力作用在金属内的自由电子上,但是自由电子总是与金属的晶体点阵不断碰撞的,自由电子获得的动量最终都会传递给金属的晶格骨架,宏观上看起来将是金属导线本身受到这个力。(2)磁场中的载流导体内的每一定向运动的电荷,都要受到洛仑兹力。由于这些电荷受到导体的约束,而将这个力传递给导体,表现为载流导体受到的一个磁场力,称为安培力。     

磁力做功问题的研究

磁场对运动电荷作用的洛仑兹力不做功。载流导体在磁场中移功时.安培力对它作功。安培力的实质是洛仑兹力.当安培力作为洛仑兹力的一个分力做正功时.必然有另一个分力做等值的负功.结论是总洛仑兹力永远不做功。     

洛仑兹力与安培力关系问题的讨论

文中以金属导电的电子论为基础，详尽讨论了导体相对磁场静止、运动等各种情况下的洛仑兹力与安培力的关系问题，进而从安培力作功与洛仑兹力不作功指出其联系与区别。     

关于洛仑兹力不作功，而安培力能作功的佯谬问题

我们知道，载流导体在磁场中要受到安培力的作用，当导线运动时安培力就要作功，但是我们知道，安培力是洛仑兹力的宏观表现，而洛仑兹力的方向是始终与电荷的运动速度垂直的，因此它永远不作功。这样就产生了洛仑兹力不作功，而为什么安培力却能做功的问题。下面通过一个实例来讨论这个问题。如图所示电路，在匀强磁场B中一长为l载有电流I的导线ab在安培力F作用下以速度u向右滑动。由安培力公式dF＝Idl×B可算出导线ab上受到的安培力F＝IIB，其方向与u一致向右。显然F作了功。但这与作用在导线中自由电子上的洛仑兹力不作功并不矛盾。…     

磁悬浮实验的理论浅析

本文对处于交变磁场中的导体环悬浮于空中振动的现象，进行了简单的理论分析，证明了导体环悬浮于空中振动的关键，是由于电感的存在，使导体环受到一个复杂的周期性安培力的作用．     

安培力微观机制的研究

关于安培力的微观机制前人已经进行了大量的研究,本文在前人的基础上提出了新的观点：将金属导体的安培力定义为晶格正电荷受到的合力,并在两种不同的参考系中进行了论证,从而得出了相同的结论.     

关于安培力作功的讨论

指出安培力的产生原因 ,并通过其作功特点的分析 ,说明安培力是非保守力     

关于电子束运动问题的讨论

指出一些文献所给出电子束运动的结论是不妥的 ,并用电磁场规律讨论两平行电子间的相互作用问题。     

太阳活动区漂移电场引起的日冕瞬变

在太阳活动区，当离子声波湍动充分发展后库仑碰撞阻尼和朗道无碰撞阻尼全部可以被忽略，在电场力大于阻尼力的瞬间，电子和离子将突然逃逸，在一定条件下，将产生爆发日珥和日冕物质抛射。     

金属—苯重组能的计算

基于捕获力场潜能的模型的Ｂａｔｅｓ提出的绝热不变性理论,采用改进了平均偶极矩理论（ＩＡＤＯ理论）,我们计算了过渡金属离子－苯配合物之间的力常数及一系列内氛重组能,讨论了理论计算结果与实验结果之间差别的原因。结果表明该工作有效地改进了前人的工作,取得了与实验光谱标度数据一致的规律性,并与光发射实验结果吻合较好,它避免了因缺乏溶液中可信的振动光谱数据在内氛重组能计算上的困难,通过易得的离子和配体的物理     

哈密顿正则方程与稳恒电流电路

用完整系哈密顿正则方程研究了稳恒电路中的能量转换问题,认为在多种保守力作用的体系中研究质点的能态问题,必须将研究对象分别与其有一种保守力作用的物体划分在一个系统内,以构成不同的系统;计算研究对象在一个系统中的能量,必须将其他系统对研究对象作用的保守力视为广义力,考察广义力对研究对象做功的结果,分析研究对象在该系统中的能态变化,即哈密顿正则方程仅适用于一种保守力场中研究对象能态的研究。分析了外电场对晶格势场的作用,认为电流的磁场力和霍尔电场力是稳恒电路中的广义力,霍尔电势是载流子在晶格势场中电势能的增量,因此,在通电时,载流子在晶格势场中的电势能增加,能态升高。同时分析了载流子对比热贡献的物理机制和超导二级相变的发生机理,认为载流子将吸收的热量转变成其在晶格势场中的本征能量而能态升高;在二级相变点附近,比热跃变说明价电子在晶格势场中的电势能发生了跃变,价电子在晶格势场中的受力发生了跃变。同时给出了本征能态的物理意义说明,本征能态是指价电子在晶格势场中的电势能与动能相对应的能态,不同的价电子在实空间中的不同位置只要处于同样的能态,则其在晶格势场中的电势能和动能有相同的数值。     

激光极化态对激光等离子体中电子所受有质动力的影响

从理论上研究了线极化和圆极化超短超强激光脉冲对激光等离子体中电子所受有质动力的影响，得到了相应的解析表达式；通过单电子模型，比较了两种极化态的激光电场有质动力对电子纵向速度的影响．结果表明，线极化激光电场有质动力由于其振荡分量的存在要比圆极化对电子的加热更有效；电子因受振荡分量的作用而剧烈振荡，形成一个很强的纵向振荡静电场，产生静电场有质动力．     

磁体中的力场的再认识

在真空中．磁场力是用Lorentz力的定律来定义的。但在实体介质中，场通常是用Maxwell方程来定义的。在实验观测中，所接触的场均为力场。如果认为宏观电磁场是微观电磁场的统计平均．则可证明这种微观场的统计平均值即宏观场将依赖于微观偶极子的性质。     

固体材料中价电子正则动量影响因素分析

分析了正则方程和正则动量的物理意义,讨论了由正则方程向薛定谔方程过渡的物理依据,认为正则方程和薛定谔方程都是研究有心力场中单粒子运动问题的. 正则动量是与粒子在有心力场中的能态相对应的动量,影响正则动量的分别是温度和外场. 温度只影响固体材料中价电子的正则动量,外场既影响固体材料中价电子的正则动量,也影响其定向运动动量.