9l小環(huán)流和固有磁矩與磁場的互相作用李力舟山東合作)原子、分子的固有磁矩和小環(huán)流產(chǎn)生的磁偶極子在概念上被稱為偶極子但因為它們與外場磁互相作用一些重要數(shù)學(xué)量不同。通過對兩者的比較剖析揭示它們各自的性質(zhì)及其形成的誘因。關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)動中圖分類號:O442文獻(xiàn)標(biāo)示碼文章編號:(2003)05、疑問點(diǎn)電荷迸發(fā)的電場與電壓元迸發(fā)的磁場是電磁是相同的,因而里面分力的表達(dá)式可改寫為電偶極子是靜電場研究中的第一個重點(diǎn)因為小環(huán)流在運(yùn)動中與外場有能量交換。它們與cosγ)磁場的互相作用有重要區(qū)別ql表征;小環(huán)流9z的性質(zhì)由磁矩表征。下邊將從這兩個不同的性因而受力公式可改寫為αβγ)偶極子的轉(zhuǎn)矩公式、相互作用能公式及受力公式分別為,它們二者是相互聯(lián)系的,我們可借助非均勻場的方向微商性質(zhì),并按照靜電場是非旋場,首先導(dǎo)入受力公式,再按照功能關(guān)系導(dǎo)入互相作用能公式。設(shè)偶極子的兩頭分別在座標(biāo)原點(diǎn)cosα,cosβ,cosγ)Fz的表達(dá)式可統(tǒng)一概括為據(jù)虛功原理,可導(dǎo)入即偶極子與外場互相作用能的表達(dá)式為E平行時,互相作用能量最低,取負(fù)值反平行時,互相作用能最高正值。
也就是說外場中的偶極子有轉(zhuǎn)向與場方向一致的趨勢,互相作用能的降低換取轉(zhuǎn)動能的降低就是能量表達(dá)式中“負(fù)號”的表示意義。偶極子在外場中的扭力可這樣來求的傾角為θ,則扭矩大小為(2003)李力舟小環(huán)流和固有磁矩與磁場的互相作用Vol18當(dāng)線圈運(yùn)動時,若保持電壓不變,則磁能的改變?yōu)椴⑶?伴隨著小環(huán)流的轉(zhuǎn)動,必然發(fā)生電磁感應(yīng)按照功能原理,在孤立系統(tǒng)中,扭力作功等于互相作用能量增量的負(fù)值現(xiàn)象,在線圈上形成感應(yīng)電動勢,它對電壓作功不變,必須由電壓提供能量,以抵抗感應(yīng)電動勢所做的功,即感應(yīng)電動勢分別為dtdt在時間δ由此可看出,能量表達(dá)式中的乘號表示偶極子以互相作用能的降低換取轉(zhuǎn)動能的降低。ii、小環(huán)流我們曉得小區(qū)域電壓分布為dV由此可導(dǎo)入載電壓的線圈在外磁場中的能量為:而電源為抵抗此感應(yīng)電動勢必須提供的能量不變,在此條件下分別單獨(dú)存在時的磁能不變,因而總磁場能量的改變等于互相作用磁能的改變δ通過前面的討論可知,伴隨著小環(huán)流的轉(zhuǎn)動然形成電磁感應(yīng)現(xiàn)象,并且有外接電源參與交換能又由于Φ磁力矩做功,相差一減號,這是否意味著磁偶極子受外磁場作用時將會傾向于外磁場反向呢?事實(shí)不是這樣。在上面討論電偶極午時,應(yīng)用了功能關(guān)系和虛因而應(yīng)該在磁矩轉(zhuǎn)動能磁力矩做功,磁矩與磁場的互相作用,外接電源兩者之間討論能量關(guān)系。
因為能量是狀態(tài)函數(shù),與過程無關(guān),由此可設(shè)在小環(huán)流轉(zhuǎn)動過程中功原理。但這不能簡單地搬用到小環(huán)流與外場所組成的系統(tǒng)中去不變,則當(dāng)磁矩過程中,安培扭力做功形成。其互相θ由此可知在安培扭矩作用下,小環(huán)流轉(zhuǎn)向外場,其轉(zhuǎn)動能和互相作用能同時降低,即外場對小環(huán)流所做的功等于磁能的增量而不是降低,也就是說,在外部沒有機(jī)械力的作用時,僅有磁力作用下的小環(huán)流的轉(zhuǎn)動能和空間磁能可以同時降低,這一點(diǎn)是磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象的一個重要區(qū)別。同樣,在孤立體系中,其內(nèi)部互相作用能的增量由此可導(dǎo)入而小環(huán)流所受的轉(zhuǎn)矩為、總結(jié)通過以上的討論,電偶極子與小環(huán)流,在外場中的轉(zhuǎn)矩公式方式完全相同,而與外場互相作用能公式卻相差一個減號,二者又差一個減號;在受力與外場的關(guān)系上二者又是同一方式。電偶極子和小環(huán)流與外場互相作用時能量的正負(fù)號表明:小環(huán)流與外電場互相作用時在安培扭矩作用下,小環(huán)流不變矩轉(zhuǎn)向外場,其轉(zhuǎn)動能和互相作用能同時降低電偶極子與外電場互相作用時,外場中的偶極子有轉(zhuǎn)向外場方向一致的趨,互相作用能的降低換取轉(zhuǎn)動動能的降低。參考文獻(xiàn)電動熱學(xué)。高等教育出版社。電磁學(xué)。復(fù)旦學(xué)院出版社。原子化學(xué)。高等教育出版社。方能航。電磁理論導(dǎo)引。科學(xué)出版社。責(zé)任編輯