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2°因为总电动力学势还要加上AA’和BB’电流元相对于C的势,所以它获得了第二个增量。
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正是这种双重的增量,表示AB部分似乎受到的力所做的功。
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相反地,如果αβ是孤立的,那么电动力学势只经过第一个增加,唯有这第一个增量才能够量度作用在AB上的力所做的功。
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其次,没有滑动接触,就不会有连续转动,事实上,正如我们在谈论闭合电流时已经看到的,它是电动力学势存在的直接结果。
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在法拉第实验中,如果磁铁是固定的,而磁铁之外的电流部分沿可动导线流动,那么这个可动部分便连续转动。但是,这并不意味着,如果禁止导线与磁铁接触,并使开路电流沿导线流动,那么导线还会连续转动。
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事实上,我刚刚说过,孤立的电流元所受到的作用与成为闭合电路一部分的可动电流元所受到的作用的方式不同。
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另一个差别是:根据实验并根据两种理论,闭合螺线管对闭合电流的作用是零。在安培看来,它对开路电流的作用总是零;对亥姆霍兹来说,它不可能是零。我们在上面已给出了磁力的三种定义。第三种定义在这里没有意义,因为电流元不再受到单一力的作用。第一种定义不再有任何意义。磁极事实上是什么呢?磁极是无限长的线形磁铁的末端。这个磁铁可以用无限长的螺线管来代替。为了使磁力的定义有意义,那就必须使开放电流对于无限长的螺线管所施加的作用只依赖于这个螺线管末端的位置,也就是说,施加在闭合螺线管上的作用应该是零。现在,我们正好看到,情况并非如此。
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另一方面,没有什么东西妨碍我们采纳第二种定义,它建立在倾向于取磁针方向的指向力偶的测量之基础上。
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但是,如果采纳了这种定义,那么无论是感应效应,还是电动力学效应,都将不唯一地取决于这个磁场中的力线的分布。
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Ⅲ.这些理论引起的困难。亥姆霍兹的理论优于安培的理论;不过,它必须消除所有的困难才行。在这两个理论中,“磁场”这个词同样没有意义,或者,如果我们通过某种人为的约定给它赋予意义,那么所有电学家十分熟悉的普通定律就不再适用了;于是,导线感应的电动势已不能用这个导线切割的磁力线的数目来度量。
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我们的矛盾之处不仅仅来自抛弃根深蒂固的语言习惯和思想习惯的困难。此外还有别的原因。如果我们不相信超距作用,那么电动力学现象就必须用媒质的变更来说明。我们所谓的“磁场”恰恰就是这种变更。于是,电动力学效应必须只依赖于这种场。
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所有这些困难都是由开路电流的假设引起的。
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Ⅳ.麦克斯韦理论。这样的困难是由占统治地位的理论引起的,当麦克斯韦来到时,他大笔一挥就勾销了一切困难。事实上,在他看来,所有的电流都是闭合电流。麦克斯韦设想,在电介质中,如果电场发生变化,这个电介质就变成特殊现象的活动中心,它像电流一样地作用于电流计,麦克斯韦称其为位移电流。
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其次,如果用导线把带有相反电荷的两个导体连通起来,那么在放电时,在这个导线中就有开路传导电流;同时,在附近的电介质中产生位移电流,它使这个传导电流闭合。
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我们知道,麦克斯韦理论可以说明光现象,光现象是由极其迅速的电振动引起的。
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在当时,这样的概念只不过是一个大胆的假设,没有实验可以支持它。
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20年后,麦克斯韦的观念得到了实验确认。赫兹成功地制作了电振动系统,它能重演光的一切特性,而电振动与光的差别仅在于它们的波长不同;也就是说,正如紫光与红光的差别一样。他在某种程度完成了光的综合。
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可以说,赫兹并没有直接证明麦克斯韦的基本观念,即位移电流对于电流计的作用。这在某种涵义上是真实的。总之,他所证明的是,电磁感应并不像我们设想的那样是瞬时传播的;而是以光速传播的。
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但是,假定不存在位移电流,而感应以光速传播;或者假定位移电流产生感应效应,而感应瞬时地传播,归根结底是一回事。
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乍看起来,人们不能看穿这一点,但是用分析可以证明它,我甚至认为没有必要在这里概述了。
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Ⅴ.罗兰实验。可是,正如我上面说过的,有两类开路感应电流。第一类是电容器或无论什么导体的放电电流。
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也有另一种情况,放电描绘了一个闭合的恒值线,放电在电路的一部分是靠传导移动的,在电路的另一部分是靠运流移动的。
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对于第一类开路电流,问题可以认为是解决了,它们通过位移电流而闭合。
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对于第二类开路电流,答案看来好像更为简单。如果电流是闭合的,它似乎只能通过运流电流本身闭合。为此,只要假定“运流电流”即运动着的带电导体能够作用于电流计就足够了。
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但是,实验确认还是贫乏的。事实上,即使尽可能地增大导体的电荷和速度,要得到充分的电流强度似乎还很困难。正是罗兰(Rowland)这位技艺极为高超的实验家,首次战胜了这些困难。他使一个圆盘得到很强的静电荷和极大的转速。放在圆盘旁边的一个无定向的磁系统发生了偏离。
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