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我们知道在两块金属板之间有电场E,方向是垂直于金属板向下。现在我们设想整个空间都充满了平行于金属板、指向读者的均匀磁场B。OK?
所以,这完全是一个静态的设置,静电场,静磁场,电场向下,磁场与电场垂直、方向向外,(似乎)没有任何东西在运动,系统的动量为0。
现在想象两块金属板之间用一根电线相连,但电线中间有一个处于断开状态的开关,所以电荷无法从一块金属板跑到另外一块。这也不改变整个设置,电磁场都是静态的、金属板也静止。
现在我们把开关合上。显然电荷将会顺着电线从一块金属板流向另一块金属板,直到电荷完全中和。最后,两块板上的电荷都为0,两块板之间电场也为0。
但是,电荷顺着电线流过会形成电流,其方向从上往下。高中物理告诉我们,电流在磁场中会受到力的作用。这是电动机的基本工作原理。中学物理给出的电磁力公式是
F = I * L x B ,其中B是磁场,L是导线长度(垂直于磁场),I是电流 。
在我们这个实验里,导线长度等于两块金属板之间的距离 d. 导线受力方向是向左。整个放电过程中金属板、导线系统获得的动量是: P = integrate( I d B dt ) = d B Q .
上面这个实验的起始状态是:静电场向下、静磁场向外,金属板动量为0;终止状态是:静电场消失,磁场不不变,金属板获得了方向向左,大小为 dBQ的动量。
但是动量应该是守恒的!!金属板的动量从何而来??
---明天接着写----
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