【前沿】一个磁场实验与能量守恒矛盾！请高人指教，指出问题！ - 物理 - 理论物理&天文

21楼2010-02-22 02:38:24

Block

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GrasaVampiro(金币+30): 2010-03-11 14:49
tongling921(金币+1):3x 2010-03-12 23:54

.
楼主最具迷惑性的一条逻辑就是：由磁场力沿回路做功不为零---->能量不守恒

而这个逻辑根本就不成立，因为没有计入外力做功和能量的转化。跟他讨论他的前提条件、实验测量、计算方法都是无益的。

静磁场本来就是非保守场，
非保守场力做功与路径有关，
没有任何理论说非保守场能量不守恒。

使它运动一圈的外力也是要做功的，仅凭磁场力沿回路做功不为零，无法证明能量不守恒。
delta E ＝外力做功 + 磁场力做功 + 铁块磁化状态变化所造成的能量变化＝ 0 ，哪里不守恒呢？

铁块运动一圈回到起点不一定是可逆过程，
因为存在剩余磁性、磁热效应等问题，
在运动过程中，铁块的磁化状态是在随着所在磁场而不断变化的（磁化强度、方向都在变），这个变化导致了能量转化为内能、剩余磁性等。

比如，你把一个没有磁性的铁块用永磁体磁化后具有剩余磁性，永磁体的磁性和磁场不变没错（理论上），但是你仍然要做功的，你做的功一部分转化到铁块的剩余磁性上、一部分转化为内能; 并不是永磁体的磁性转移一部分到铁块上了

[ Last edited by Block on 2010-3-15 at 09:53 ]

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22楼2010-02-22 10:08:18

lzl8181

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23楼2010-02-22 13:16:39

attractor

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GrasaVampiro(金币+20):我也倾向于你的观点 2010-03-11 13:24
tongling921(金币+1):3x 2010-03-12 23:54

又是一个把众多一知半解的概念搅在一起熬浆糊的问题。
先抛开能量守恒、势能、保守场等概念，单说静磁场。静磁场是无源场，有旋度、无散度，或者用安培环路定理来表述：磁感应强度（B）沿任意闭合环路的线积分，等于穿过该环路所有电流的代数和的μ0倍。这一点是可以严格证明的，找本电磁学的书看看就可以了。
如果电流的代数和为0，则环路积分为零，这正是楼主考虑的情况。
如果能证明环路定理不成立，何止是能推翻能量守恒定律，连光速是常数都是问题，更何况相对论了。
至于如何改变磁铁的磁场空间分布不是问题的核心所在，如果数值计算的环路积分不为0，那是算法有误，而不能过早的激动，认为推翻了能量守恒定律。

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24楼2010-02-23 10:42:07

polaris345

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引用回帖:

Originally posted by fouvy at 2010-02-22 02:38:24:

怎么计算?我没算出来,能否说明下您实验的时候是怎么算的?

按照阁下理论验证的意思是,上下两行的强度有差,所以能量一个来回之后就不守恒?那竖直的两行有考虑么?

谢谢讨论，你说的竖向数据没给出是因为磁场方向基本为横向，竖向分量很小，不影响问题的说明，这也是测量过的，有必要我可以发上来。你说的数据不是计算出来的，是直接测量出来的，用磁场计，数据可靠。欢迎再回来讨论。

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25楼2010-03-08 19:31:13

polaris345

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引用回帖:

Originally posted by attractor at 2010-02-23 10:42:07:
又是一个把众多一知半解的概念搅在一起熬浆糊的问题。
先抛开能量守恒、势能、保守场等概念，单说静磁场。静磁场是无源场，有旋度、无散度，或者用安培环路定理来表述：磁感应强度（B）沿任意闭合环路的线积分， ...

谢谢讨论，你说的前半部分是对的，后半部分前提条件是不对的，你说的是在有电流通过的闭合回路中，磁感应强度（B）沿任意闭合环路的线积分都是电流 I 的μ0倍。我这里是没有电流的静磁场，电流为零，那么积分就为零。

其实，在电动力学中很容易找见对于静磁场的一个公式∮BdL=0，这是已经证明的。

而我这里是将磁场一半隔离，另一半不隔离，这样，在没有电流的情况下，实验得出的数据计算证明∮BdL≠0，所以才说与能量守恒矛盾。

26楼2010-03-11 19:58:27

attractor

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我原来有这样一句话“如果电流的代数和为0，则环路积分为零，这正是楼主考虑的情况。”这和你的环路中无电流是一回事。但不管怎样∮BdL=0这一点以无疑问。

正如前面有人指出的，问题出在你的测量上。你在25楼的回复中讲“磁场方向基本为横向竖向分量很小，不影响问题的说明”，太没有说服力了。两条纵线上的磁场被忽略了（或者测量不准确），所以导致环路积分不为零。
即使提供了数据，你的测量方法也令人怀疑。你的磁强计内的霍尔片的尺寸是多大，能保证是点测量吗，一般的磁强计做不到这一点。
另外，如何做到霍尔片垂直于磁场？一块磁铁的磁场的空间并不十分大，其空间不均匀性不能忽略。种种原因导致你的测量不可能十分精确。
得出∮BdL≠0太正常了。

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27楼2010-03-11 21:21:27

polaris345

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引用回帖:

Originally posted by attractor at 2010-03-11 21:21:27:
我原来有这样一句话“如果电流的代数和为0，则环路积分为零，这正是楼主考虑的情况。”这和你的环路中无电流是一回事。但不管怎样∮BdL=0这一点以无疑问。

正如前面有人指出的，问题出在你的测量上。你在25楼的 ...

谢谢您的回复，看得出来很专业，我乐意向你学习。
我说一下我的看法：测量的数据我肯定有，而且测量多次，在顺时针旋转回路上都得出正值，这完全可以排除是随机误差产生的影响。而且在好几个不同回路上都得出正值，而且剩余值最多可以占到总积分值的40%以上，这应该说明一些问题。

同时，我在没有隔离情况下测量的数据，也就是对静磁场本身测量数据，计算回路积分，得出的误差与理论值（即∮BdL=0）距离零非常小，误差仅为总值的0.3%，这说明我的测量和计算都有相当可信的精度。但我并不能完全让你相信，这只能看你相信不相信了。

另外，我觉得你非常专业，所以我想说一下这个实验在理论上也是完全能讲通和证明的。首先根据磁场的边界条件的知识，可以知道，磁场在被隔离情况下，磁场法向是连续的，但切向是不连续的，这样，隔离的另一面切线方向磁场就会大部分减小。这时另一半未被隔离的磁场大小不变，那么至少在回路上，这一半未被隔离部分切向分量就是多出的磁场分量，积分当然会多出来，保守性质会变化。公式计算是同样的道理。
新东西正确的非常少，我也不确定，所以发帖讨论，我希望我们只从实事求是出发，更多的讨论。

28楼2010-03-12 21:20:41

attractor

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"谢谢您的回复，看得出来很专业......"

谈不上专业，只是乐于较真和抬杠而已，有冲撞之处不要介意。
我认为问题还是出在你的测量上。在没有屏蔽的情况下，一块磁铁的磁场分布是轴对称的，对称轴就是磁铁的中心轴，即，磁铁端面中心垂线，图1中为水平线。如果测量环路是矩形的且也以这条线为上下对称轴，那么矩形的每条纵边上的积分求和刚好自身相消，因为在这两条边上磁场是上下对称的（大小相等、方向相反）。所以总的∮BdL很接近于零。
如果将矩形环路移到对称轴的上面或下面再重新测量一遍，∮BdL就有可能不为零。因为这时环路所在区域的磁场已不再是对称的，与图2中有屏蔽物时的情况相类似。

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29楼2010-03-13 01:12:39

qfw_68

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引用回帖:

Originally posted by Block at 2010-02-21 08:59:23:

我都纳闷你是在什么资料上看到磁场是保守场呢！你自己查清楚了再来讨论吧！

另外静电场是保守场，而涡旋电场却不是保守场，这与能量守恒也没有关系。

[ Last edited by Block on 2010-2-21 at 09:06 [ ...

就是嘛！呵呵！
涡旋电场改为涡旋磁场。

[ Last edited by qfw_68 on 2010-3-13 at 08:14 ]

没有困难创造困难也要上网。

30楼2010-03-13 08:13:13