世界熱推薦：電磁場與力在參考系變換下怎么改變？《張朝陽的物理課》探討洛倫茲力的本質(zhì)

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在參考系的變換下，電磁場與力是怎么改變的？洛倫茲力本質(zhì)上只是另一個參考系的電場力？9月18日，《張朝陽的物理課》第八十五期開播，張朝陽帶領(lǐng)網(wǎng)友一起探討洛倫茲力的本質(zhì)。

直播中，張朝陽介紹了勻速運(yùn)動電子的電磁場怎么求，以及一般性的電磁場在參考系變換下怎么改變，然后通過單個勻速運(yùn)動電子的電磁場結(jié)果分別求出了無窮長帶電導(dǎo)線、無窮長直線電流的電場與磁場，最后利用這些結(jié)果以及四維力的形式，成功說明了洛倫茲力只不過是另一個參考系上的電場力。

首先，張朝陽借助電磁勢公式推導(dǎo)了勻速運(yùn)動帶電粒子的電磁場，并介紹了一般情況下電磁場在參考系變換下應(yīng)該怎么變的公式。通過變換公式，可以很快速地從靜止點(diǎn)電荷的電場得到勻速運(yùn)動點(diǎn)電荷的電磁場，所得結(jié)果與直接從電磁勢計(jì)算得到的結(jié)果是一致的。

在得到勻速運(yùn)動帶電粒子的電磁場公式之后，將這些公式運(yùn)用到了勻速運(yùn)動的無窮長帶電直線上，通過積分求出了無窮長帶電直線的電場與無窮長直線電流的磁場。張朝陽介紹，這些結(jié)果可以分別通過高斯定理與安培環(huán)路定理求得，所得結(jié)果是一致的，由此也就驗(yàn)證了前面所得的勻速運(yùn)動點(diǎn)電荷的電磁場公式的正確性。

最后，張朝陽借助一個較為特殊的中性無窮長直線電流模型以及一個與導(dǎo)線中的正電載流子同步運(yùn)動的線外點(diǎn)電荷，在與線外點(diǎn)電荷保持靜止的慣性系S’上，無窮長直導(dǎo)線不再是電中性的了，點(diǎn)電荷只受到電場力的作用。通過四維力的洛倫茲變換規(guī)則，張朝陽成功地將S’上點(diǎn)電荷的電場力變換成了最開始的慣性系中的洛倫茲力，從而說明了洛倫茲力本質(zhì)上是另一個參考系中的電場力。

截至目前，《張朝陽的物理課》已直播八十余期，內(nèi)容豐富、覆蓋廣泛，理論公式由淺入深、繁簡交融。據(jù)悉，搜狐視頻正持續(xù)打造知識直播平臺，邀請科學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)人士入駐，開展各具特色的科普直播。

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