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1700975460 而不再满足牛顿第三定律.第三定律是经典力学重要基础之一,不可轻易否定.可以采纳的一种解释是Q1与Q2相互不接触,并非Q2所施,F2并非Q1所施.Q1周围存在着某种“看不见”的物质,两者接触,彼此施力,是这一对作用与反作用中的一个力,Q2周围也存在着相同性质的物质,两者接触,彼此施力,F2是又一对作用与反作用中的一个力,不满足牛顿第三定律便属自然.这种“看不见”的物质弥散地分布于空间,且对电荷有作用力,称为电作用场.运动电荷与静止电荷在电作用场中受力有差异,据此将电作用场分解为电场、磁场两部分,合称电磁场.
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1700975462 原始的库仑定律与牛顿万有引力定律中两个不接触的物体可以彼此施力,这种相互作用称为超距作用.牛顿深感太阳能越过如此遥远的空间距离瞬时施力于地球实在不可思议,在那个时代牛顿虽然无法给出解释,但他仍寄希望于后人.电作用研究的重要成果之一,是发现了场物质的存在.场物质之间通过邻接实现相互作用,场物质与物体间也是通过接触实现相互作用.超距作用终于被这样的近距作用所替代.
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1700975464 许多情况下,互不接触的质点1,2所受力F1,F2尽管不是彼此施加,但若F1,F2恰好满足,或者相当高的精度内满足
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1700975469 那么可以略去场物质的存在,形式上将F1,F2处理成一对作用与反作用力.例如图2-3中点电荷Q1,Q2都静止时可以这样处理;点电荷运动速度远小于真空光速时,F1,F2的修正量小到可以略去,仍可这样处理.F1,F2的修正量足够大时,自然不会这样处理.例如两个高速运动的正点电荷Q1,Q2,当处于图2-4所示方位时,显然F1,F2形式上也不可处理成一对作用与反作用力.
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1700975474 图 2-4
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1700975476 图2-4中F2⊥是运动点电荷Q1激发的磁场施加于运动点电荷Q2的力,磁场力往往有垂直于两个点电荷连线方向的分力,即有所谓的“横向”力.两个互相垂直放置的稳恒电流线圈1,2,各自所受磁场力F1,F2,如图2-5所示.在1,2自身线度远小于1,2间距时,1,2可分别模型化为点状物,F1,F2便都是“横向”力,且有
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1700975484 图 2-5
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1700975486 形式上似乎仍可略去磁场的存在而将F1,F2处理成一对作用与反作用力.
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1700975488 本书中,类似图2-5所示的一对磁场性“横向”力不被实质性地纳入牛顿第三定律范畴内,第三定律中的作用力与反作用力仍限定为图2-1(a)和(b)所示的连线方向力.这是因为考虑到此类“横向”力在多数宏观物体中弱到可以略去;再则,若不能略去,宜按近距作用处理,即把场物质纳入到所讨论的动力学系统中.
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1700975490 静止点电荷系{Qi}对外加点电荷q的合作用力F,如果都可以等效成一个静止点电荷QC对q的单独作用力,那么QC相当于{Qi}的等效“力心电荷”.可以证明,仅当{Qi}呈球对称分布时(如均匀带电球面,均匀带电球体等),才存在QC,位于球心处,其他的分布均不存在“力心电荷”.用熟悉的电场线图,即可说明.{Qi}对正的点电荷q合作用力F的方向与{Qi}周围静电场的电场线切线方向一致,若存在QC,则电场线的所有切线均应汇聚于一点,此点即为QC所在位置.两个静止等量正点电荷{Q,Q}的电场线分布如图2-6所示,显然电场线各处切线不能会聚于一点.
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1700975495 图 2-6
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1700975497 ●万有引力作用
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1700975499 自然界中任何两个物体之间都有的相互吸引力,称为万有引力.按照与电荷平行的理解,每一个物体都应有“引力荷”.将“引力荷”量化为引力质量mg或Mg,实验发现每一个物体在任何运动状态下它的引力质量mg都与它的惯性质量m成正比,且比例系数是一个普适常量.将此常量取为1,便有
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1700975504 引力质量和惯性质量一致地称为质量,有共同度量和单位.历史上,牛顿认为mg与m都是物体所含物质量的多少,“引力质量”系为后人之说.爱因斯坦从mg与m的同一性出发,提出物质的存在引起周围时空弯曲的假设,建立起新的万有引力理论.
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1700975506 经典力学中仍采用牛顿万有引力定律.图2-7中,质量分别为m1,m2的两个质点,各自受万有引力分别为
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