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  • 1 # 使用者182673037771

    不知道「電場由電荷產生」這個命題你能不能接受?如果可以的話,答案就比較簡單一些:磁場由電荷運動產生。或者說得更全面一些:電場由電荷和變化的磁場產生,磁場由電荷運動和變化的電場產生。之所以這樣說,是因為電磁場所滿足的規律就是這個樣子。他們滿足的規律叫做麥克斯韋方程組(你現在不需要也最好不要嘗試搞清楚這個方程組的具體意思,那是本科的內容),這個方程組告訴我們:如果全宇宙沒有電荷,同時沒有變化的磁場,電場就是0;如果全宇宙沒有電流,同時沒有變化的電場,那麼磁場就是0. 同時如果這四個因素有一個不為0,那麼電場或者磁場就不為0.下面附一個Maxwell方程組,你可以看看到底那部分解釋了電磁場的來源。(圖是自己做的,Maxwell方程組的素材來自維基)這裡面有一個問題就是永磁體。永磁體肯定不屬於由變化電場產生的磁場,所以如果上面的結論是對的,那麼一定是由電荷運動產生的磁場。但運動的電荷在哪兒呢?最早的假說由安培提出,即安培分子電流假說,他假設組成物質的分子都自帶一個小的環形電流,永磁體磁場就是這些小電流磁場的疊加;同時這些小電流互相抵消導致總體不顯示電流。隨著量子力學的發展,人們開始研究到底什麼形成了所謂「小電流」,發現事情並不是這麼簡單。對很多物質,小電流就是分子或原子的電子運動;但也有很大一部分物質,例如超導體的磁性,到現在也不知道到底是怎麼產生的。關於這部分物質的磁性研究,是現在凝聚態物理中的重要問題之一。至於磁力,經典物理只能解釋到「磁場與電流的相互作用」這個層次。也就是說,磁場的固有性質就是可以對電流產生力的作用。所以只要磁場中出現了電流(當然也包括永磁體的分子小電流),電流就會受到力的作用。如果要更進一步,需要到量子電動力學中才能夠解釋(一般的量子力學也只能把電磁場當做外場處理,與經典物理的觀點一樣)。在量子電動力學中,電磁場被描述為光子的釋放與吸收。關於這一部分內容,我不建議你現在去涉及,因為量子電動力學一般是研究生低年級才會學習的理論,與你現在距離太遠,很容易引起你的迷惑。總之,在目前的階段,你可以這樣理解:磁場由電荷運動和電場變化產生,磁場會對其中的電流產生力的作用。這個理解,如果你將來不去做物理研究,可能一輩子都不會碰到不能解釋的現象;如果將來要做研究,會有老師來告訴你更本質的理解,所以基本夠用了。

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