两电荷间引力的大小
每个点电荷的带电荷量的大小都为Q,而连线的中点的场强不为0,所以A与B带的是异种电荷,它们各自在连线的中点激起的场强等大同向.
设A与B相距2r
E=2kQ/r^2
这两个点电荷间库仑引力的大小为
F=kQ*Q/(2r)^2=(1/4)Q*(kQ/r^2)=(1/8)*Q*[2(kQ/r^2)]=QE/8
库仑力和万有引力本质上是相同的吗?为什么数学公式几乎一样?
作为一名小高一学生回答您的问题可能不太合适,但是看到题目又感觉不吐不快,这个问题我是真的想过,就在您面前瞎说说吧!您就权当随便一看一听好了,对错不必在意。
宇宙法则中存在四种力,强力、弱力、电磁力和引力。而电磁力是电荷、电流在电磁场中所受力的总称。也有称静止电荷在电场中所受力为静电力,而称载流导体在磁场中所受力为电磁力。库仑力正是最最基本的电磁力。
两个点电荷静电力的大小可表示为F=kq1q2/r²,k为静电力常量,这就是“库仑力”。当其中一个电荷换成成群的电荷组时,就变成了一个点电荷面对着一个成群电荷构成复杂力场——电场,这时就变成了遵循平行四边形法则的“电场力”,大小可表示为F=qE。这个“场”的描述挺令人迷糊,它被描述为“电荷周围客观存在的一种特殊物质”(啥意思)?反正,凡是电荷周围就存在电场;凡是变化的磁场周围也有电场,变化的电场周围也存在磁场;电场和磁场是不同于实体的另一种“物质”。这种对“场”的描述,我是觉得非常不满意,总有越看越懵的感觉。
电荷是不可能老实呆着不动的,当成群电荷复杂运动作用产生变化电场时,磁场就登台了。这就变成了一个点电荷面对磁场产生的作用力——“洛仑磁力”,它的公式是F=qvB,显然这描述的是一个运动的点电荷在磁场中的受力。而当那个运动的点电荷换成规则流动的成群电荷时,就出现了电流。流有电流的导体在磁场中受到的力被称为“安倍力”,它的公式是F=IBLsinα。其实安培力就是宏观的洛仑磁力。
以上就是我个人理解的“电磁力”,而最最基本的就是两个静止的点电荷之间的静电力——库仑力。
引力!这个玩应被爱因斯坦给整明白了,它的描述要比电磁力明白的多,牛顿的万有引力公式为F=km1m2/r²。牛顿曾认为这就是引力的精确表达式,但是爱因斯坦发现,“引力”根本不是力,宇宙中压根就不存在引力!引力只是空间弯曲的外在表现而已。弯曲的空间使的光都不走直线,这种弯曲的等效状态便是“引力”!爱因斯坦的脑子真不知这么长的?他居然根据这个看似“荒谬”的想法提出了著名的爱因斯坦场方程Guv=Ruv-guvR/2=8πGTuv/c²/c²。其中Guv是爱因斯坦张量;Ruv是从黎曼张量缩并而成的里奇张量,代表曲率项;R是里奇数量;guv是3+1时空的度量张量;Tuv是能量-动量-应力张量;c为真空光速。这个方程才是所谓“引力”的精确描述,牛顿的公式只是近似描述。这个公式在后来的著名“三大验证”中得到了证实。(有兴趣了自行百度,不赘述)
既然“引力不是力”,那么究竟什么是“力”?产生力的原因究竟是啥?这个问题我一直在想,后来我认为,所谓“力”就是“形变”的等效描述!
物体形变产生弹力(支持力),磁场形变产生磁力,电场形变产生电场力,空间的形变产生引力!一切根源在于“形变”。这个“形变”甚至包括时间的形变!时间的形变产生了牛顿第二定律……。扯远了,也想多了……。老师不妨笑一笑过去吧!
回归问题正轨,为何库仑力和引力公式那么像?这中间肯定有原因。联想到广义相对论对空间的描述,库仑力很可能也只是一种近似描述,一定有跟“空间弯曲”相似的某种“弯曲”——“形变”导致的。那是什么形变?我认为就是那个所谓的“场”!
那么另一个问题来了,库仑力和电场是谁产生了谁?这或许是另一个先有鸡还是先有蛋的问题!
关键还是在于那个被描述的不清不楚的——“场”!到底啥是场?这个问题我是想不明白了。所谓“物质”是否就是“场”的一种形态?反正这个问题搞不清,老师的问题就不可能有答案!
因为我们处在三维世界所以场以r的平方进行衰减,所以看来很像,至于常数的秘密应该是宇宙的特性或者其他因素,不清楚。