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1701107784 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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1701107786 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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1701107788 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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1701107790 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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1701107792 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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1701107794 所有这些困难都是由开路电流的假设引起的。
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1701107796 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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1701107798 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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1701107800 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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1701107802 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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1701107804 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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1701107806 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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1701107808 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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1701107810 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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1701107812 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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1701107814 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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1701107816 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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1701107818 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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1701107820 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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1701107822 罗兰做了两次实验,一次在柏林,一次在巴尔的摩。此后希姆斯特德(Himstedt)又重复了这个实验。这两位物理学家甚至声称,他们成功地进行了定量测量。
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1701107824 事实上,在20年间,所有物理学家毫无异议地承认了罗兰定律。而且,每一件事似乎都确认它。电火花肯定产生磁效应。现在,电火花放电是由于从一个电极取走粒子并把它们的电荷传输到另一个电极,这难道不可能吗?正是在电火花的光谱中,我们辨认出电极金属的谱线,这难道不是它的证据吗?电火花因而也许是真正的运流电流。
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1701107826 另一方面,人们也承认,在电解液中电是由运动着的离子携带的。因此,电解液中的电流可能也是运流电流;现在,它作用于磁针。
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1701107828 阴极射线的情况也一样。克鲁克斯(Crookes)把这些射线归因于带电的且以很大速度运动的极稀薄的物质。换句话说,他认为它们是运流电流。现在,这些阴极射线能被磁铁偏转。根据作用与反作用原理,它们反过来也应使磁针偏转。的确,赫兹以为他证明了阴极射线没有携带电,它们不作用于磁针。但是,赫兹错了。首先,佩兰(Perrin)成功地收集了这些射线携带的电,而赫兹曾否认这种电的存在;这位德国科学家好像受了由X射线的作用而引起的效应的欺骗,当时还没有发现X射线。此后以及最近,才明确地提出阴极射线对磁针的作用。
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1701107830 这样一来,电火花、电解电流、阴极射线,所有这些被视之为运流电流的现象都以同样的方式作用在电流计上,而且符合罗兰定律。
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1701107832 Ⅵ.洛伦兹理论。我们马上要再进一步。按照洛伦兹理论,传导电流本身可以是真实的运流电流。电也许永远不可分割地和某些称之为电子的物质粒子联系在一起。这些电子通过物体运行就产生伏打电流。导体和绝缘体的区别就在于导体能让电子通过,而绝缘体则阻止电子的运动。
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