电流到底是个啥，磁场又是啥

bigbat

电流到底是个啥，磁场又是啥 [复制链接]

 

很久很久以前，我看到一个问题：将一个充满静电的圆盘高速的旋转，在圆盘的周围能不能产生磁场，或者说能不能说这个在空间移动的"高速"静电体能不能是电流？，这个问题其实困扰了我多年，今天看电流的定义：导体中的自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了电流。才有点好像明白了，定义中的前提条件是：“导体中的自由电荷”，关键就是导体中，也就是说一切的前提是说电流发生在导体中，而不是说任意空间中。

这个问题可能我算是明白了，所以开头的问题也就知道答案了，结论就是：不能。

回到电流的定义，电流形成需要两个必要条件，导体和电场力（电势差），还有就是有规律的定向移动。没规律也不行！思考这个问题时突然想到了磁场，磁场和电场是两种物质形态，都是独立的，只有在变化时会有转化现象。

磁场在变化时：会在周围的导体中引起电势差，又是导体，这个问题怎么理解？难道真空就不可以了吗？好像还真不行，因为真空中没有自由电子。那问题又来了，电磁波理论说：交变的电磁场可以在空间（包括真空）传播，这又怎么解释？电场磁场还是正交地，这又怎么理解？那么空间又该怎么理解。这些问题好像是了俄罗斯套娃。

我虽然是国家正规国办综合类省属重点大学本科计算机科学专业毕业，但目前还是理解能力有限。不知各位能不能给在下解释一下。这些问题有助于理解变压器的问题。

就目前我理解的变压器实际思路如下：

1、变压器中的磁场只和电流有关：H=IN/L，不要深究，工程问题是要有一定的抽象地，电流其线积分是不是一个方向之类的。

2、B=uH，只要变压器的u不饱和，能够足够快的引起电流的变化，在一个确定的变压器磁芯中就可以最大化的传输功率。忽略磁损、铁损等等因素。

理论上开关电源功率只和变压器的铁芯的磁导率u和磁阻有关。还是忽略磁损、铁损等等因素。

不知道理解的对不对

maychang

【不知道理解的对不对】

不对。

首帖第一句【我看到一个问题：将一个充满静电的圆盘高速的旋转，在圆盘的周围能不能产生磁场，或者说能不能说这个在空间移动的"高速"静电体能不能是电流？】结论就是错误的。这种情况，能够产生磁场。这个实验，是美国物理学家罗兰首先完成的。

maychang

【今天看电流的定义：导体中的自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了电流。才有点好像明白了】

这个定义就不对。【导体】不是必要的，【电场力】也不是必要的。

maychang

楼主提到的指向内容，电子类各专业不会讲得很深，甚至电工类专业也不会讲得很深。要想得到确切的答案，要到物理系教材中去找。

fjdeepblue

旋转的带静电的圆盘是会产生电流的，电流就必然产生磁场。电流的本质是电荷的定向运动，导体中的电流称为载流电流，空间电荷的动动产生的电流称为运流电流。

maychang

注意我在4楼中这句：“要到物理系教材中去找”。电子类各专业计算机类各专业都有普通物理课程，但是电子类各专业的普通物理教材和物理系的普通物理教材相去甚远。

bigbat

罗兰的实验已经看过，看来理解的还是有出入。如果圆盘实验是可以产生电流的，那电磁传播就好理解了。

fjdeepblue

宏观电磁现象的最终理解就是麦克斯伟方程组，到这方程组之后，就没有为什么了，只能说我们生活的宇宙就是这样的。

maychang

fjdeepblue 发表于 2024-1-14 12:44 旋转的带静电的圆盘是会产生电流的，电流就必然产生磁场。电流的本质是电荷的定向运动，导体中的电流称为载 ...

【导体中的电流称为载流电流】

现在，导体中的电流通常称为传导电流。

秦天qintian0303

一个充满静电的圆盘高速的旋转，  导体和电场力（电势差），还有就是有规律的定向移动这几个条件是不合适就算是满足了，电势差可以使自由电荷定向运动，很多都是相对的，那么定向运动的自由电荷应该也可以产生电势差吧，没有载体静电也存不住啊

maychang

秦天qintian0303 发表于 2024-1-14 18:42 一个充满静电的圆盘高速的旋转，  导体和电场力（电势差），还有就是有规律的定向移动这几个条件 ...

【没有导体静电也存不住啊】

初中物理课，摩擦起电，丝绸摩擦玻璃棒，毛皮摩擦硬橡胶棒，丝绸、玻璃、毛皮、硬橡胶都不是导体。

事实上，互相摩擦的两个物体中如果有一个是良导体，再摩擦也无法产生静电。甚至受潮（受潮后绝缘性下降）都无法产生静电。

秦天qintian0303

maychang 发表于 2024-1-14 18:49 【没有导体静电也存不住啊】 初中物理课，摩擦起电，丝绸摩擦玻璃棒，毛皮摩擦硬橡胶棒，丝绸、玻璃 ...

互相摩擦的两个物体中如果有一个是良导体，摩擦也无法产生静电，其实并不是没有产生，而是被导走了，应该是没有载体静电存不住

maychang

秦天qintian0303 发表于 2024-1-14 19:17 互相摩擦的两个物体中如果有一个是良导体，摩擦也无法产生静电，其实并不是没有产生，而是被导走了，应该 ...

【互相摩擦的两个物体中如果有一个是良导体，摩擦也无法产生静电，其实并不是没有产生，而是被导走了】

没错。这种情况下，静电是产生了，但在两个物体分开的瞬间，电荷被导体导走了。

maychang

秦天qintian0303 发表于 2024-1-14 19:17 互相摩擦的两个物体中如果有一个是良导体，摩擦也无法产生静电，其实并不是没有产生，而是被导走了，应该 ...

【应该是没有载体静电存不住】

在一无所有的真空中静电也可能【存住】，条件是电荷以一定速度（线速度）运动，同时外部施加有固定的磁场。现代加速器的【储存环】就是这样工作的。

fjdeepblue

秦天qintian0303 发表于 2024-1-14 18:42 一个充满静电的圆盘高速的旋转，  导体和电场力（电势差），还有就是有规律的定向移动这几个条件 ...

电荷不是一种物质，它只是物质表现出来的性质，所谓带正电，就是质子数大于电子数，带负电就是电子数大于质子数

好好xuexi

谢谢楼主讲解，非常有用

好好xuexi

感谢楼主分享，这个材料对我非常有用，受益匪浅，继续学习

秦天qintian0303

maychang 发表于 2024-1-14 20:17 【应该是没有载体静电存不住】 在一无所有的真空中静电也可能【存住】，条件是电荷以一定速度（线速度 ...

真空中存在电子吗？  

maychang

秦天qintian0303 发表于 2024-1-14 21:14 真空中存在电子吗？  

讨论【真空中存在电子吗】之前，先考虑一下真空中能不能存在光。一般认为，真空中可以存在光，光的存在并不破坏真空。

但是，真空中两个伽马光子，可能转化成一个电子和一个正电子，相反的过程也有可能发生。相反的过程，即一个电子与一个正电子转化成两个伽马光子，是医学上“正电子成像”（PET）的基础。

maychang

秦天qintian0303 发表于 2024-1-14 21:14 真空中存在电子吗？  

老弟可能没玩过真空管（电子管）。如果玩过，就会相信真空中可以存在电子。

如今除了发烧友玩高保真“胆机”用到真空管外，日常可以见到的，就只有微波炉里面产生微波用真空管了。