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什么是位移场?

发布时间:2019-10-24 18:16 来源:未知 编辑:admin

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  本文讨论电力线横向位移产生磁的力学原理,用它可以描述原子核外电子绕核产生的一种特殊形态的磁力场,称为微观磁力场,简称为《微场》。

  《微场》的发现,对于研究微观领域中的原子结构和分子结构,具有十分重要的意义。

  在过去的研究中,人们知道“一切磁现象都是由电流引起的”,人们知道这是由电流的磁效应而产生的,是感应出来的一种物理现象,把它归类于电磁感应现象的范畴。电力线发现以后,经过仔细研究发现:电力线的横向位移能够产生磁。也就是说:“一切磁现象都是由电力线的横向位移而产生的!”

  在二十世纪,人们为了研究磁现象,把磁体周围空间称为磁场,把磁场也当作一种“特殊的空间”,为了研究“磁场”,人们在磁体周围画出了一些线条,称为磁感线,把它看作是描述“磁场”的一种方法,这种认识观点和研究方法,在本理论中将不再沿用。

  前几文,我们讨论了电力线的存在特征和作用机理,讨论了电力线的纵向位移带来的力学特征,本文将介绍电力线的横移能够产生磁力线的力学原理,磁力线属于“场作用线”的一种,它的存在形态也具有“不可视性”。在描述方法上,仍然采用“力学原理”的形式给予定位,这对于研究微场的形成,具有非常重要的作用,希望大家能够仔细推敲和研究。

  在自然界中,当带电的物体运动时,其外围的电力线随带电体的运动而横向位移,电力线横向移移能够产生磁力线,磁力线方向垂直于电力线与横移方向所组成的平面,磁力线的疏密程度(磁场强度)与电力线的疏密程度和横移速度的乘积成正比。

  上式中:E为电场强度,V为横移速度,k为比例系数,B表示磁场强度,单位是特斯拉,代号为特(T)。

  伸开左手,让拇指与其余四指垂直在同一平面内,四指与电力线方向一致,大拇指指向电力线横移的方向,那么,产生的磁力线方向是垂直穿入手心,这称为左手线移定则。

  如图(4—1)所示,一个正电荷在坐标系中沿z轴正方向运动,即做穿入纸面的运动,根据左手线移定则,它产生的磁力线在纸面内,方向是顺时针,是以z轴为圆心的同心圆,其强度由下式决定:

  式中,Q为运动正电荷所带电量,v是正电荷运动速度,r2是距离运动线为比例系数。各项取国际单位制, k1=8.987776×109牛顿·秒2·库仑-2 ,

  该式表示,运动电荷产生的磁,与运动电荷所带电量和运动速度的乘积成正比,与运动线径的距离平方成反比。

  设导线在坐标系中沿z轴放置,并通过穿入纸面的电流,根据左手线移定则,产生的磁是以载流导线为圆心的同心圆,方向是顺时针,见图(4—2)所示 ,其强度由下式决定:

  在导线外围某一点p处,导线垂直于磁力线所在的平面,磁场强度与电流强度成正比,与导线距离的平方成反比。式中k2=1牛顿·秒2·库仑-2

  从上图可以看出,磁力线方向与用右手握线定则的判定一致,但“奥律”不能用来判定特殊状态下的磁力线的方向。

  大家知道,原子核在不停的做热运动,即在其平衡位置上作左右振动,其电力线也随其左右振动而作横向位移振动,因而能够产生磁,这种磁称为核磁振。

  设原子核在坐标系中沿z轴左右振动,其外围 垂直于z轴的电力线也随振动而左右横移振动,产生的磁力线在x轴与y轴组成的平面内,是“压簧式”的同心圆,方向和强度都随振动而改变,也随振动而按正弦函数而改变,形状象一个“短式磁柱”,见图(4—3 a),瞬时断面见图(4—3 b)所示 ,断面强度随“磁柱”半径的平方而衰减。

  当不对称的原子核在绕核电子的影响和作用下,可以沿确定的轴线而转动,其外围电力线也随转动而横向位移,因而能够产生磁,如图(4—4)所示,原子核在纸面内沿顺时针方向转动,产生的磁力线方向是穿出纸面,其 方向与转动轴方向一致,即垂直于转动平面,这种磁称为核磁矩。

  核磁振和核磁矩的合成称为核磁,核磁在分子的顺磁性和抗磁性方面可以显示出来,而铁磁性物质的磁性,则不是此种磁显示。

  当电子沿x轴直线运动时,其外围负性电力线随电子运动而横向位移,产生的磁力线是以运动线径为圆心的同心圆,其外形很象“短式弹簧”,如图(4—5)所示,其磁力线的方向也可用左手来判定:

  伸开左手,让大拇指与其余四指垂直在同一平面内,四指与电力线的方向一致(与正性电力线的方向相反),大 拇指指向负性电力线横向位移的反方向,那么,产生的磁力线的方向是垂直穿入手心。此种判定只限用于电子绕核磁的判定,因为它的判定方向与常规方法的判定方向相反,故不可以乱用。

  当电子沿z轴作穿入纸面的运动时,其外围负性电力线随电子运动而产生的磁力线)所示,是以运动线径为圆心的同心圆,磁力线的方向是顺时针方向,其强度与电子的运动速度成正比,与同心圆的半径平方成反比,

  式中,e为电子电量,v为电子运动速度,r2为断面半径的平方,k为比例系数,B0为电子运动时产生的瞬时磁场强度。

  当电子以极小半径绕原子核作圆周式的绕核运动时,产生的磁是以“短式压簧”为基础,划过一周而形成的形状,很象“平面圆周式的圈簧”,它是一种 微观磁力场,本文称其为“微场”,形状见图(4—7)所示,即。其强度度 由下式决定,

  特征4:微场是电子多次绕核而在绕核圆周上留存下来的总体磁体现,因此,在其圆周上各点处的磁强度处处相同,并且大于它的瞬时磁强度。

  特征5:微场是线场,在电子绕核速度一定时,其微场的整体磁强度Bt与绕核圆周的半径平方成反比, 即:

  由单电子绕核而形成的轨道称为单电子轨道。单电子绕核除了能够产生“微场”外,同时,对外能够显示出磁性,这称为单电子轨道的磁矩。

  单电子轨道磁矩的产生原因是:当单电子沿圆周作绕核运动时,其圆周外围的电力线条数和横移速度都大于圆周内的,如图(4—8)所示。 因此,在单电子轨道平面的垂直方位上,能够显示出磁性,其强度是内外磁强度之差,

  其方向是圆周外围磁力线的方向。若用右手螺线定则来判定,其方向正好与此种方向吻合,这是因为微场是反向磁力场。 一般铁磁性物体的磁性,都是由此种磁而显示的。 双电子轨道对外则不能显示此种磁性,这是因为两个单电子轨道产生的磁场方向相反,正好相抵,故而不能显示此种磁矩(注:关于双电子轨道,请参见下文之讨论,本文的原文保存在电子信箱:,密码:4222861,读者可以打开它去仔细推敲。)

  由原子核正电性电力线外射显示的正电场和绕核电子产生的“微场”以及电子的负电场(电子场)组成的体系,称为电子轨道 场,可见,电子轨道场是一个“综合场”,因此,上述的微场平面也称为轨道平面,单电子轨道和双电子轨道都有确定的平面。

  磁场是指明显存在有磁力线的空间,它是“特殊的空间”,在这个特殊的空间中存在有“特殊的物质”——磁力线。

  组成磁场的基本要素有:磁场的场源和磁力线,即横向位移的电力线和磁场作用线。

  由于它的场源是横向位移的电力线,必然是伴随有带电体的运动,或者是伴随着电流的运动。过去我们知道:“一切磁现象都是由电流引起的”,现在就应该明白:“一切磁现象都是由电力线横向位移而产生的”。

  不论是永磁体、电磁体、地磁体还是带电粒子流产生的磁,其磁性来源的本质都是由于电力线的横向位移而产生的,也就是说,磁力线是由电力线横向位移而在空间体现出来的物质形态。

  磁场既然是由电力线横向位移而产生的,因此,磁场的强度是由电力线的疏密程度和横向位移的速度决定的,磁场强度用B表示,

  式子中,E为电场强度,V为横向位移的速度,BT表示垂直于B、V方向上的磁场强度。

  在过去的研究中,人们在磁体周围或者是在磁场中画出了一些线条,用来表示磁场的方向,并且规定磁力线的方向是从N极发出,转回到S极。这种画线方法基本上体现了磁场作用线的分布状态,本理论基本上沿用这种画线方法。最常见的几种磁场类型和画线)、条型磁体和蹄型磁体:

  条型磁体和蹄型磁体有北(N)极和南(S)极两个磁极, 其磁力线的方向是从N极发出,转回到S极,见图(4—9)所示。

  电流的磁场有直线电流和螺旋电流,直线电流的磁场是以导线为圆心的同心圆,螺旋电流的磁场是一些与条型磁体外围相似的闭合式曲线,其磁力线方向的判定方法,可以沿用过去的右手握线定则和右手螺旋定则,磁力线)、运动电荷的磁场

  运动电荷产生的磁场是以运动线径为圆心的同心圆,是一种“短式磁柱”。见图(4—11)所示,当一大批带电的粒子流运动时,产生的磁力线是很密的环形磁力线,如从太阳射向地球的粒子流,足以干扰地磁场的磁力线,造成地球外围磁层的破坏,不能再对带电的粒子流产生偏转力作用,此时,带电的粒子流就可以直接射到地面上来,给地面上的用电设备造成一定程度的破坏,给地面上的生物体造成伤害,这种伤害主要是带电的粒子流对生命体中的细胞造成的破坏。

  地球的磁场很象条型磁体的磁场,其外围磁力线也与条形磁铁十分相似,磁力线的方向是从地磁场的北极(地理南极附近)出来,绕回到地磁场的南极(地理北极附近)。

  地球周围的磁力线分布的很远,由于地球在也一定的速度绕日公转,因此,在它的前方约地球半径的11倍的区域,存在“拉位性”磁力线的密 集,这就是人们探测到的“磁层”,而在地球运行的后方,也存在“拉位性”磁力线疏散,即大家知道的“磁尾”,其磁力线)所示。

  由于地球磁层的存在,它能够对太阳射来的带电的粒子流产生偏转力作用,这种扁舟使这些带电的粒子流不能直接射到地球表面上来,一方面保护了地球表面上生存的生命体,另一方面也保护了地球周围大气层的存在,从而保护了地球上有生命的存在。否则,地球上的生命体也就没有存在的条件。

  注:月球上没有空气,可能就是因为它没有磁层,如果产生少量的气体分子,也会被太阳风吹到遥远的宇宙空间,目前,一些资料上解释说由于月球吸引力小,不能吸引住空气,所以,月球上没有空气,这种解释本理论不予认同。

  关于地磁场的产生原因,目前,还没有一个令人满意的理论解释,一些学者根据“一切磁现象都是由电流引起的”,他们认为地磁场是由地球内部的电流引起的,那么,这种地下的持续电流是怎样产生的,维持这种持续电流的条件是什么?理论上没有解释,本文认为,地磁场是由铁质的地核对外显示出来的磁性而造成的,那么,铁质地核为什么能够对外显示磁性呢?这要从铁原子的内部结构去加以说明,铁属于过渡性元素,其原子最外层有两个单电子,其次外层电子层上存在两个单电子轨道,形成化学键时,能够形成二价化学键,三价化学键,二价铁原子对外显示曲线式磁力线,而三价铁原子对外显示直线式磁力线,这是“单电子轨道对外显磁性”所决定的,因此,铁原子本身是有磁性的。

  如图(4—13)所示,是二价铁原子对外显示曲线式磁力线,三价铁原子对外显示直线不 比例形成合金,其内部的单电子轨道就不存在了,此时,它将失去磁性,不能够被磁化。

  如何说明铁质物体存在如图所示的曲线式磁力线和直线式磁力线呢?从条形磁铁磁化以后,在它磁体上和外围显示的磁力线就可以什么,过去,人们在用分子电流解释磁化现象时,说每个分子都象一个小磁铁,在外加磁场的作用下,小磁铁的异名磁极相对,相互吸引,排列整齐,因此对外显示出磁性,那么,这种磁性应该只在磁体的两端存在,而在磁体的中间部分没有,因为相互抵消,事实上并不是这样。

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