运动电子过磁场有洛伦兹偏转若电子静止会发生洛伦兹偏转吗?

根据惯性定律与最小作用量原理,自由电子的运动,例如太空中的等离子体电子,应该是作测地线循环运动,其运动速度远低于约束电子,估计低于1600km/s。

核外电子的绕核运动,即电荷运动,受到原子核质子固有磁矩/磁场的作用,势必加速电子绕旋速度,估计在2200km/s。

当磁场的强度发生变化时,这应该是磁场运动的定义吧?此时电动力学的麦克斯韦方程告诉我们,变化的磁场产生电场。电场会给静止的电子作用力。磁场是不能直接给静止的电子力的。

一个更有趣的思考:当一个运动的电子穿过磁铁的磁场时,它会受到洛伦兹力。换一个参照系,电子静止磁铁运动。磁铁周边的磁场变化感应出电场。你会想,中间那一大块磁场是均匀的,没有变化,也就没有感应出电场。然而求解整个区域的麦克斯韦方程,那个地方就是有个均匀的电场,给那个电子同样大小的力。

可以用马蹄形磁铁制作一个旋转磁场,生产一个变化磁场,磁力线穿过并切割相对静止的电子电荷电场,必然有此电子的偏转。

直觉是:静止电子只是假设,电子结构极其稳定,电子内部应该是能密极高的电场。磁场的本质,是真空体积波承载电磁引力势能的载体,而真空体积波具有超强穿透性,当然也会穿越电子内部高能密空间。

矛盾一定在于如果按照经典参考系变换电子一定会受到洛伦兹力而改变运动方向。但如果一旦运动就貌似意味着洛伦兹力对其做功。但我们知道洛伦兹力是不会做功的。问题出在这里,洛伦兹力的本质是什么?是电磁力,或者说电场力(麦克斯韦方程),或者说引力(相对论)?所以你看,每个阶段我们理解洛伦兹力都是不同的。这正是我们认识洛伦兹力的一个过程,最开始只是发现运动的电子在磁场中会受到一个改变其运动方向的力,而这个力恰好和运动方向垂直,所以不做功,只是为了描述这个现象,那就把这个莫名其妙的力定义为“洛伦兹力”吧。可是随着物理学的发展,人们开始研究洛伦兹力的本质。不管了,说远了,按照麦克斯韦方程说一说运动磁场对于电子的影响。

一个静止的电子带电量为q(暂且正电子吧),质量m(如果忽略质量是另一种情况),然后一个强度为B的磁场按照匀速v通过电子,对电子运动进行描述。为了方便计算,我们设定电场运动方向与水平线方向夹角为θ

太乱了,我们尝试简化一下。第一,磁场只延水平(z轴)运动;第二,假设被激发的电场只在xOy平面,不会产生第三维。运用欧拉方程,回到磁场坐标系。

因为磁场匀速运动,而且不旋转没有角速度(这又是另外一种情况),并且在磁场参考喜中,磁场不随时间变化。所以有:

当然电子会运动,只不过这是电子受到的力我们已经不能用一个简单的洛伦兹力来描述了。

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