高速带电粒子在匀强电场中受力分析
择要:
对于麦克斯韦方程组,能不能适用于运动的参照系,说法很多。爱因斯坦的相对论就是要把这个方程应用于运动的参照系的。
看看下面的事实,导线中为什么会有电流?是个值得讨论的话题。当导线静止在磁场中时,导线中的自由电子虽然受到磁场的作用,并不能规律的移动,也就是不能形成电流。当导线在磁场中移动后,就会有电流产生,难道是线圈的平移给了自由电荷的作用力,显然不是。因为外力的作用方向与电子的移动方向是垂直的。那就是磁场对移动的自由电子有比静止时较大的作用力。
在麦克斯韦方程组中,磁场强度与电场强度都是用静止的单位磁荷和单位点电荷量度的。不适用于运动状态。用运动的点电荷来量度时,电场强度的数据就会改变。
由于使用依据电磁理论制造的测速仪器给出了错误的数值,致使对牛顿力学产生了怀疑。本文就叙述这方面的情况。
关键词:带电粒子 电磁场 测速仪 质谱仪
测量高速带电粒子时,往往使用匀强电场与匀强磁场组成的速度选择器,而这种选择器测出高能粒子的速度始终认为没超过光速。与狭义相对论预言值是符合的。这就是狭义相对论统治高能物理学九十余年的主要原因。对于带电粒子在匀强电场中的受力分析,许多教科书中都有叙述,但都讲明适用于带电粒子运动速度远小于光速的情况,对于这些叙述,这里不再重复。在测量出现误差的情况下,看看是不是计算公式有问题,对判断真理是有好处的。我只想分析一下带电粒子在匀强电场中受力与运动速度的关系。
匀强电场中放置不带电粒子,这粒子不受力。可见带电粒子是通过电场作用才受力的。匀强电场的电场强度,是由静止的单位电荷测定的,这无可非议。当带电粒子以速度V运动后,在匀强电场方面看来,该电荷受力是不是和原来的一样呢?
我在这里仅分析匀强电场方向与带电粒子的速度方向垂直的情况。因为这种情况在速度选择器中应用着,且比较容易分析。
我们知道,电场对电荷的作用是通过电荷的电场才发生作用的,而电荷的电场又以光速向周围传播。在匀强电场方面看来,就出现如图所示情况
![](http://imgsrc.baidu.com/forum/w%3D580/sign=81c76028dcca7bcb7d7bc7278e0b6b3f/da2fd3ca7bcb0a4601d6d2d26063f6246960af46.jpg)
图一 图二
那就是电荷发出电场后,自身也发生了移动。由于速度V与C的关系,会出现图一与图二两种情况,但在作用点A看来,道理是一样的。那就是AO1=Ct O1O2=Vt
而(AO2)2=(vt)2+(ct)2
场强与距离的平方成反比。AO1是电场传播距离。,AO2是实际距电荷距离。所以在A点测得的电场强度,比实际距离计算值要大。它们的比值是(AO2)2/(AO1)2=1+v2/c2
当t趋于O时,在A点受的力就可看成电荷受匀强电场的力,那么受的力也大。
另外,我认为电场并不是连续的,而是波动的。只是还没有证实。
电荷在匀强电场作用下受力,可能是F=qE(1+v2/c2)
电荷在匀强磁场中的受力(洛仑兹力)公式可能是F= qBv√(1+v2/c2) (经验公式)
这样,速度选择器中的公式就不再是qE=qVB.而是qE(1+v2/c2)=qBv√(1+v2/c2)
用这个公式算出速度选择器的速度比原来算出的要大一些,而在低速时算的结果是相同的。这样超光速的粒子就已经很多了。
我由于条件限制,不能作实验进行验证,建议有条件的老师们去试一试,可能还会有新的发现。
自然界的现象是很复杂的,我们只是尽可能多知道一些,还有许多问题需要探索。
至于迈克耳逊-莫雷等进行的光的干涉试验,历来都有许多不同的解释。光信号经过放在地面上的镜反射后,带上了地球运动的信号,可能是造成这种实验结果的主要原因。光在干涉仪中运动时,虽然经过了一个镜子,在到达第二面镜子的过程中与这面镜子的运动过程没有分析,其实是相遇或追及的状态,不考虑仪器中镜子的运动,也是一个原因。另外,速度的合成法是矢量法。太阳光的方向和地球绕日轨道运行速度的方向几乎是垂直的,造成速度变化不明显也是很现实的。