打字猴:1.701076392e+09
1701076392 我们的目标是证明一块小磁铁在外加恒定磁场下不具有势能最低点,而只可能具有鞍点。首先我们要写出小磁铁的势能表达形式,假设小磁铁具有磁偶极矩,外加恒定磁场为,则小磁铁在磁场中的势能为:
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1701076398 这实际上是非常符合常识的,小磁铁在磁场中的位置总是趋向于势能最低的地方。比如指南针为什么其北极要指向南方,就是因为地表的磁力线是指向南方的(除了地球南北极以外的大多数地方),这样为正且最大,从而势能为负且最小,指南针达到稳定。
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1701076400 通常,小磁铁的磁极指向一个固定的方向,假设是竖直方向Z,则势能的表达式可以简化为:
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1701076402 E=—mBZ
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1701076405 因为磁偶极矩是一个常数,接下来的任务就是要证明BZ在空间中只具有鞍点,而不可能出现各个方向都是最小值的点。
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1701076407 记得麦先生的方程组里有一个关于磁场的方程是:
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1701076412 这表示在没有自由电流的情况下,空间中磁场的旋度为零,由此我们很容易得到下面这个式子:
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1701076417 经过一些向量运算,我们得到:
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1701076423 由麦先生方程组的另外一个关于磁场的方程:(即磁场的散度为零,也可以说不存在像电荷一样的“磁荷”),我们得到:
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1701076428 因为它是一个向量方程,所以它实际上是由3个分量方程组成的,即:
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1701076430 Δ2Bx=0
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1701076432 Δ2By=0
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1701076434 Δ2Bz=0
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1701076436 啊哈!最后一个式子是什么意思?它的意思是,BZ在空间中只存在鞍点,不存在各个方向都是最小值的点,如果你还没有看明白,我们把它写成:
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