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  • 1 # 科學聯盟

    題主你好,我先說兩件事情,第一件事情,題主的問題在我看來沒有價值!物理中的電磁感應定律不能用到化學電池去,化學電池裡面的電和磁不能用電磁感應來解釋,而是要用物理學裡面的電磁理論。電磁感應定律作為電磁理論的一條定律,本身不能解釋化學電池的電磁現象,但是電磁理論卻具能解釋!換句話說,題主應該問“電磁感應裡面的電和磁和化學電池裡面的電和磁能不能統一起來”,這個問題更有意義。第二件事情,題主的問題有一個歧義:物理和化學是兩個學科,但是不意味著這世界有兩套電磁理論!題主的問題彷彿在暗示我們:存在兩個電磁理論,一個是物理裡的,一個是化學的,它們有差別,那麼請回答它們的區別是什麼。如果題主是這樣理解的,那麼題主的問題就不是有無價值的問題,而是根本就是錯誤的!!

    事實上,化學電池裡面的電磁效應是微觀電磁效應,這需要用電磁理論的微觀理論,即量子電動力學,當然還沒必要用這種高大上的理論,只需要用量子電動力學的低能近似理論即可。首先,化學電池需要考慮原子外層電子的量子躍遷,讓化學電池發電,需要讓電子從一個原子外層躍遷出來成為自由電子,然後在被另一個原子束縛。其次,化學鍵本身就是電子之間的相互作用,這種相互作用本身就是電磁力,要注意,我說的是電磁力而不是單純的靜電力,因為電子本身有電荷和磁矩——電子磁矩來自於電子的軌道角動量和自旋角動量,這方面需要學習量子力學才能理解——所以我們既得考慮靜電力又得考慮磁力。量子電動力學的低能近似方程裡面的確含有兩項,一項表示靜電場的電標勢,另一項表示靜磁場的磁矢勢。【矢勢和標勢的定義參考電動力學相關書籍。】由此可見,化學裡面的電磁效應其實是要考慮量子效應的,而物理學的電磁感應定律,是不考慮量子效應的。但是這不是說兩者就有區別,恰恰相反,物理學的電磁感應定律不能作為一個獨立定律存在,它必定要統一到電磁理論——如果電磁感應定律能成獨立定律,那麼會有一些難以解釋的問題會出現,這就是愛因斯坦當年建立狹義相對論時候考慮的問題,我不多作解釋——最終演化為量子電動力學,這才是自洽的物理定律給出的結果。換句話說,電磁感應定律僅僅是物理學電磁理論的入門理論,而化學電池卻需要用到更高階的電磁理論!二者實質上沒有區別!

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