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1、 http:/ 运动电荷之间的磁场力、安培定律的修正运动电荷之间的磁场力、安培定律的修正 及运动粒子荷质比的不变性及运动粒子荷质比的不变性 彭国良 福建省武夷山市环保局 (354300) E-mail： 摘摘 要要：由惠更斯一菲涅尔的次波原理推知，空间电磁场一经产生，就会在空间以光速激发 产生相应的场电磁场辅量，因而，在任何空间都具有四种场状态；电场状态（E） ，磁场 状态（B） ，电场辅量（WE）状态, 磁场辅量状态（WB） 。物体所处空间中任何一种场状态 发生改变，就将激发产生相应的新场，并且它们满足相应的关系。运动是使物体所处空间场 状态发生改变的方式之一.本文通过推导点电荷的库仑电场所
2、激发的电场辅量分布状态，确 定了两相对运动的电荷之间的磁场和磁场力公式， 并由此逻辑性地推导证明出洛伦兹力公式 和新的安培定律， 对不符合牛顿第三定律的原安培定律进行修正， 使修正后的安培定律完全 符合牛顿第三定律， 本文还逻辑性地推导出导体周围空间存在着由于导体内自由电子热运动 而形成的电场，该电场正是汤姆逊效应和珀耳贴效应等温差电效应的产生原因.本文揭示了 运动电荷切割磁场产生电场，洛伦兹力就是电场力；运动电荷切割电场也会产生磁场，进而 由磁场激发产生感应电场的规律， 因而带电粒子切割电场运动都将受到磁场力的作用， 但这 一点却被许多物理学家所忽略而得出许多不正确的结论； 本文通过分析荷质
3、比的汤姆逊测定 法， 揭示了物理学家和实验者忽视了带电粒切割电场运动会产生感应电场， 因而运动粒子受 到为原电场V2/C2倍的附加感应电场的作用，这使物理学家形成运动粒子的质量随速度的增 大而增大的错觉；由此，本文推导出正确的荷质比公式，发现运动粒子的荷质比实质是不随 运动速度的变化而变化的，运动粒子的荷质比并不符合相对论的质速关系。 关键词：关键词：电磁场，电场，磁场，安培定律，荷质比 1. 引言引言 仔细研读了一些电磁理论书籍，我发现了几点令人奇怪的电磁理论现象和问题。 a、综观现有的全部电磁理论，只有电流元之间的作用力公式，即安律定律，却未见给出两个相对运动的电荷之间的磁场力公式,尤其是
4、没有给出符合逻辑的运动电荷之间的磁场力公式;似乎是物理学家们不关心这个问题，还是不屑一顾？ b、无数的实验都证明（包括现代的几乎所有物理学家都承认） ，牛顿理论在物体低速运动的情况下是适用的和正确的；显然，电流元之间的相互作用力关系属于低速情况，但现有的安培定律（电流元作用力公式）是不符合牛顿第三定律的3。 c、人们在研究电磁场时，总是将电流元混同于单个运动电荷，忽略电流元与运动电荷之间的区别，这是非常错误的，因而导致在推导一些公式时产生错误的结论，实际上，运动电荷仅有正的（或负的）点电荷相对某个物体（或某个空间定点）运动；而电流元由正负电荷组成，正电荷相对静止，负电荷（电子）相对正电荷运动。
5、人们在研究电流元同其他物质的电磁相互作用时，往往只注意运动的电子，而忽略与运动电子相对静止的正电荷，这一不足导致了安培定律的错误。 d、运动电荷切割磁场（磁力线） ，会产生洛伦兹力（电场力） ；运动电荷切割电场（电力线） 运动， 是否会产生磁场或磁场力呢？那些伟大的物理学家尤其是电磁学家却没有给与研究和考察，更未给出答案，是他们对此细小的问题不屑一顾，或视而不见而忽略了这一事关本源的重大细节问题？ e、洛伦兹力公式与安培定律是两极重要的基本实验定律，却从未有人在理论上给与逻-1- http:/ 辑性的推导证明，是物理学家对这些实验定律的逻辑推导不屑一顾，或是漠不关心？ f、在荷质比的汤姆逊测定
6、法中，作直线运动的带电粒子切割电力线运动，起码可以看作是运动粒子与产生电场的源电荷之间的相互运动； 而相互运动的电荷之间会产生磁场力是众所周知的事实， 不知为何汤姆逊测定法中要忽略带电粒子切割电场运动而产生的磁场力？从而证明所谓的相对论的质速关系？看来人们确实忽略掉了真理。 人们已被爱因斯坦的狭义相对论搞蒙了。 以上现象和问题预示了现有的电磁理论存在着深刻的矛盾和问题，应予以必要的修正。 2. 场的状态及其相互变化的关系场的状态及其相互变化的关系 1由惠更斯-菲涅尔的次波原理推知，空间的电场一经产生，就会在空间以光速激发相应的场-电场辅量（WE），也即源点电场以光速在周围空间激发电场辅量WE，
7、就如光源辐射光波一样，这种对应关系与毕奥萨伐尔公式具有相同的形式;对源点座标积分，则得： WE = (v) Er 4r3 dv (1) 式中r是自源点指向场点的矢径，积分遍及所有存在电场的体积V，dwE是场点坐标（x、y、z）的函数，E是源点坐标（x、y、z）的函数，而r则与场点和源点的坐标都有关。 其长度满足：r= (x-x)2+(y-y)2+（z-z）2 . 由于 E 是随时间变化的,即源点 E 的电场辅量必须经过 r/c 的时间之后才到达场点,故(1)式可化为: WE = (v) E(t-r/c)r 4r3dv (2) 式中 t 为场点的时刻,c 为光速.由(1)式两边对时间 t 求导并
8、代入引文1的(24)式得: B = 0u0dwEdt=0u0 (v) Et r4r3 dv= (v) Dt u0r4r3 dv = u0 (v) Dt 14r dv (3) 由（3）式可以得出位移电流激发产生磁场 B 的结论。 同样,1由惠更斯-菲涅尔的次波原理推知，空间的磁场一经产生，也会在空间以光速激发相应的场-磁场辅量（WB），就如光源辐射光波一样，这种对应关系与毕奥萨伐尔公式具有相同的形式： WB = (v) Br 4r3 dv (4) 式中r是自源点指向场点的矢径，积分遍及所有存在磁场的体积V，dwB是场点坐标（x、y、z）的函数，B是源点坐标（x、y、z）的函数，而r则与场点和源点
9、的坐标都有关。 其长度满足：r= (x-x)2+(y-y)2+（z-z）2 由于 B 是随时间变化的,即源点 B 的磁场辅量必须经过 r/c 的时间之后才到达场点,故(4)式可化为: -2- http:/ WB = (v) B(t-r/c)r 4r3dv (5) 式中 t 为场点的时刻,c 为光速.由(4)式两边对时间 t 求导并代入引文1的(14)式得: E= dwB dt= (v) Bt r4r3 dv =1 4 (v) Bt 1r d v （6） 由（6）式可以得出位移磁流激发产生电场 E 的结论。 因而，在任何空间都具有四种场状态:电场状态（E） ，磁场状态（B） ，电场辅量（WE）状
10、态,磁场辅量状态（WB） 。物体所处空间中任何一种场状态发生改变，就将激发产生相应的新场，并且它们满足相应的关系12: E = dWBdt; B = 0u0 dWEdt;WB = -0(B) E t; WE = 0 U(E) B t.运动是使物体所处空间场状态发生改变的方式之一。因此，静止在稳恒磁场中的电荷，不受到洛伦兹力的作用， 两个相对静止的电荷不会受到相互之间的磁场和磁场力作用， 这是因为这些电荷所处空间的场状态没有发生改变， 一旦静止于稳恒磁场中的电荷开始运动， 该电荷所处空间磁场辅量状态发生改变，就立刻受到电磁力（洛伦兹力）的作用。两个相互运动的电荷会受到磁场力的作用是因为它们所处空
11、间的电场辅量发生了改变。 因此， 空间任何电磁场同时包含两个矢量： 电磁场的强度矢量和电磁场的感应速度矢量。在此，先对库仑电场进行设定：任意选择一个物体或空间点为静止参照点，任何与静止参照点等速的空间或物体为参照系， 任意电荷在参照系中按库仑定律分布的电场为库仑电场。 电荷的运动导致电场的运动，电荷的运动与其库仑电场的运动等效，即两者速度相同；因此库仑电场的感应速度等于激发它的电荷的运动速度， 物体在电场中的运动速度是相对于库仑电场的运动速度。 任何电磁作用都可看作被研究物体同在空间激发产生电磁场的电荷的相互作用过程， 因此， 电磁场的感应速度都可看作激发该电磁场的电荷同被研究物体的对应运动过
12、程。由此可知，电磁场不仅有强度矢量，还具有速度矢量；库仑电场的速度由激发产生它的电荷确定，磁场的速度由激发产生它的电流确定。 3. 电力线的空间电场辅量分布及场中运动物体所受感应磁场电力线的空间电场辅量分布及场中运动物体所受感应磁场 3.1 电场的空间电场辅量分布及场中运动物体所受感应磁场电场的空间电场辅量分布及场中运动物体所受感应磁场 点电荷的电场辅量的空间分布具有非常奇特的性质； 整个点电荷的电场在空间所激发的电场辅量为零，但在每一根电力线的邻域附近（空间点的邻域是指距离该点距离为a，且a0 的空间） ，所激发的电场辅量却满足WE = 1 2 Er场场 ，因而，运动电荷的电场所激发的电场辅
13、量的时间变化率与电荷的运动速度满足关系B= 1 2 0u0 E库库V . 现我们考察一下点电荷的库仑电场所激发的电场辅量. 点电荷的库仑电场满足库仑定律： -3- http:/ E库 = qr 40r3 (7) 不失一般性，设p点是点电荷q周围空间中的任意一点.将点电荷所在空间设为座标原点O点;连接op作为对称轴,在对称轴外任取一点m点， 令m点的库仑电场为E1， m点到p点的矢径为r1，则通过对称轴op可以找到唯一的对称点n点与m点对称，令n点的库仑电场E2，n点到p点的矢径为r2，由于对称性, E1与E2的大小相等，令其大小都为E0；r1与r2大小也相等，令其大小为r0，现以O点为座标原点
14、，op为y轴建立直角坐标系，且om或on与op的夹角都为，则： E1= E0sini + E 0cosj ， r 1= r 0 cosi + r 0sinj E2= E0sini + E 0cosj ， r 2= r0 cosi + r 0sinj 则有：E1 r1 + E2 r2=0 （8） 根据（1）式，这一组空间对称点的电场在点 p 产生的电场辅量叠加矢量为零，除对称轴直线外， 整个点电荷的空间可以分为无数组这样的对称点， 所有的这些对称间点的库仑电场在p 点产生的电场辅量叠加后皆为零;因此， 点电荷的库仑电场所激发的电场辅量在整个空间分布为零.虽然点电荷电场所激发的电场辅量分布为零，但在点电荷的电力线的邻域附近，电力线所激发的电场辅量却有重要性质，我们现在考察一下 p 点附近的电场辅量分布。 将p点所在电力线看做一根圆柱体，设柱体的半径为a,a趋于 0,是无穷小量,即a 0,以电荷q所在空间点为座标原点
