电荷的运动速度与位移电流的分布.pdfVIP

维普资讯 第 23卷第 3期 湖北民族学院学报(自然科学版) Vo1．23 No．3 2005年 9月 JournalofHubeiInstituteforNationalities(NaturalScienceEdition) Sep．2005 电荷的运动速度与位移 电流的分布 梅延玲 (湖北民族学院信息工程学院，湖北 恩施445000) 摘要：应用狭义相对论理论研究了电荷运动时，随着速度的变化在空间激发的变化 电场导致的位移 电流的分 布．当电荷的运动速度远小于光速时，空间任意点的位移电流密度矢量的大小与位置矢量r有关，且方向与电场的 方向不平行；3-电荷的运动速度与光速接近时，在垂直于运动平面 内，位移 电流密度 矢量方向与速度方向相反，大 小趋于无穷大 ，而空间其他 点的位移 电流密度矢量趋于零． 关键词 ：位移 电流假说 ；狭义相对论 ；运动电荷 ；电位移矢量 中图分类号：0441．4 文献标识码：A 文章编号：1008—8423(2005)03—0252—03 任何科学的发展，都有一个从特殊向一般推广的过程．这个过程中，不可避免地包含一些假设．描述宏 观 电磁运动规律的麦克斯韦方程组就是麦克斯韦在一系列实验定律的基础上，借助于科学的假设将原来在 较特殊的情况下建立起来的定律推广到一般而建立起来的．麦克斯韦方程组是麦克斯韦对 电磁场理论的重 大贡献 ，其中核心的问题就是位移电流的假说． 据麦克斯韦假设，只要空问存在变化的电场 ，就会有位移电流存在 ，且位移电流密度矢量定义为uJ： -『= (1) 对位移 电流密度 的定义及 由该定义式所表达的物理实质，很多文献_2 都有详细的分析，使人们对位移 电流的本质及所具有的磁效应有了更深刻的认识． 由式(1)，当一带 电粒子 q在空问以速度 运动时，它在空间就会激发一变化的电场，在 q的周 围，就应 有位移电流存在．随着运动速度的变化，电场的分布发生变化，亦即位移电流的分布也发生变化．下面应用狭 义相对论的理论来讨论匀速运动电荷周围空间中位移电流密度矢量的分布． 1 点电荷 g在空间激发的电场 设有两个参考系 ∑、∑ ，且系 ∑相对于系 ∑以匀速 沿 轴正方向运动．点电荷 q放置在系 ∑的原点 0 处 ，相对于系 ∑静止 ，而观察者与系 ∑相对静止．在 t=t=0时，两坐标系原点 0，0重合 ，在任意时刻 t，∑ 系的坐标原点0相对于系 ∑的坐标原点 0运动到L(，0，0)点，亦即电荷 q相对于观察者运动到点L(，0， 0)处 ，如图 1所示． q相对于观察者在空间任一点p(x。，Y。，z0)处所产生的电 场应用电磁场的洛仑兹变换式 可求得为： ，Y0，z0] E = (1一 )— — — T (2) 。 4rrer((1一一 一一 ))T。 式 中，= (。一 )f+ + 。k，r。： (。+ 。)丁1 取 =v／c，则式 (2)变为： 图 1 任意时刻 t。∑系沿 x轴正方 向以匀速运动 Fig．1 Foranymomentt，∑ moveswithuniform velocityalongthexaxisto itsrightdirection 收稿 日期 ：2005—04—15． 基金项 目：湖北省教育厅项 目资助 (2001A08007)． 作者简介：梅延玲 (1957一)，女，副教授，主