电为什么能生磁 , 磁为什么能生电 , 为什么二者之间有联系 , 本质原因是什么?
答:其他答友已经给出了相当专业的解释!我再补充一个通俗的解释 , 用一个例子 , 来说明磁场和电场本质上是一样的 , 都是电磁力的场效应!这个解释 , 我是在一位外国科普达人的视频中看到!一句话总结就是:磁场和电场的区别 , 是在不同参考系中观察到的狭义相对论效应!有人肯定很纳闷 , 电磁场和相对论怎么就扯到一起了呢?我们来看这么个例子:一段导线内部 , 有正电荷 , 也有负电荷 , 正常情况下 , 正电荷和负电荷的密度相等 , 对外不显电性 , 我们看来以下三种情况!情况一在导线外部放一正电荷 , 相对于导线处于静止状态:结论1:因为导线不显电性 , 所以对外面的正电荷没有库仑力(或者说抵消为零)!情况二同样的模型 , 我们把导线通上电 , 比如电子(负电荷)往右移动:结论1:导线内部虽然有电流 , 但是电子密度并没有改变 , 所以导线还是显中性 , 不会对外面电荷产生库仑力;结论2:我们知道 , 通电导线将在导线周围产生环形磁场 , 但是外部电荷没有移动 , 所以不会产生洛伦兹力;两个结论吻合!情况三(重点来了)同样的模型通上电流 , 这次外部电荷 , 相对于导线向右运动 , 为了方便起见 , 我们外部电荷与内部电子移动速度相同(一般导体通电 , 电子移动速度只有几毫米每秒):参考系一:对于旁观者结论1:导线内部的正负电荷密度没发生变化 , 所以导线还是显中性 , 不会对外部电荷产生库仑力;结论2:根据电磁学理论 , 通电导线在导线周围产生环形磁场 , 磁场将对外部运动电荷产生洛伦兹力 , 螺旋定则可以判断 , 外部电荷受到向外的洛伦兹力;这时候出现矛盾啦!为什么不同的理论角度 , 会得到不同的结论呢?这里的洛伦兹到底怎么来的?要破解这个矛盾 , 就得弄清楚磁场和电场的关系 。
【磁生电是谁发现的,电生磁是谁发现的】之所以产生矛盾 , 是因为结论一没有考虑狭义相对论的尺缩效应 , 我们换一个参考系分析 。参考系二:外部电荷的参考系在外部电荷的参考系看来 , 导线是向左移动的 , 导线内部的正电荷也随着导线向左运动 , 根据爱因斯坦的狭义相对论 , 正电荷随着导线必定产生尺缩效应 , 于是变成了下面的情况:结论:导线内的正电荷密度大于负电荷密度 , 于是导线显正电性 , 根据库伦定律 , 外部电荷将受到库伦力作用 , 向外排斥并远离导线!该结论和“参考系一”中“结论二”完美吻合!实际上 , 根据相对论效应去计算库仑力的话 , 会得到和洛伦兹力一样的结果!从这个角度看 , 洛伦兹力的本质原来就是库仑力 , 磁场的本质原来就是电场(这不废话嘛)!磁场和电场的表面区别 , 原来是狭义相对论效应导致的!在这里 , 我们看到了磁场和电场 , 经过相对论协变后得到了完美统一 , 自然规律简直太美妙啦!但是电流中 , 电荷的运动速度非常小 , 只有每秒几微米几厘米 , 相对论效应怎么会那么明显?解释:那是因为库仑力非常强 , 微小的相对论尺缩效应 , 都将使得库仑力对宏观产生明显影响!如果明白了以上原理 , 也就能回答题目的疑问啦!什么磁生电、电生磁都不要去纠结 , 因为它们都是电磁场 , 本质都是库仑力的作用!好啦!我的答案就到这里 , 喜欢我们答案的读者朋友 , 记得点击关注我们——艾伯史密斯! 。
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