關于平行無限長載流直導線間相互作用力的討論

【摘要】本文分析了兩平行無限長載流直導線間存在著相互作用的庫侖力，并運用運動電荷的物理模型，用洛侖茲協變量的變換關系導出了相互作用磁力的公式，解釋了實驗現象。

【關鍵詞】庫侖力 洛侖茲力 洛侖茲協變量

【中圖分類號】O44 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）04-0232-02

一、在現行的電磁學教材中，都是從磁場的角度出發討論平行無限長載流直導線間的相互作用力的問題。

如圖1為載有穩恒電流Ⅰ的兩根平行無限長直導線，其間距離為a。由無限長載流直導線的磁場公式及安培定律很容易算出每根導線單位長度所受的磁相互作用力大小為：

由于另一根導線表面也分布有均勻電荷，故將受到該電場的庫侖力。由電動力學的方法可算出，導體表面電荷密度？濁很小，所以該庫侖力與兩導線的電流之間的磁相互作用力比較起來可以忽略不計，這也是《電磁學》教材討論電場力的原因之一。

二、可運用運動電荷的模型分析平行無限長載流直導線間的相互作用力。

由（10）式明顯看出：當兩導線通有同向電流時，相互吸引，通有反向電流時，相互排斥。（10）式合理解釋了實驗現象。由（10）式得出磁力的大小與磁場導出的公式（1）相符合，這說明在本問題的討論中運用運動電荷模型是可行的。

通過以上討論，既獲得了對本問題的較全面的認識，又開拓了分析思路，訓練了綜合運用知識分析問題的能力，而且深化了對電場力和磁場力的統一性及相對性的認識。因此，這樣的討論對教、學兩個方面都大有裨益。

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