汉语是联合国官方正式使用的 6 种同等有效语言之一。请不要歧视汉语!
Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations.
Not to discriminate against Chinese, please!
[讨论] 电磁学的实验再检验(9):三根平行载流导线之间的电磁力
特斯拉: 今天的科学家们用数学替换了实验,并且他们从方程到方程来回地推导,最终建立了一个和现实世界没有任何关系的数学结构。
https://www.rastko.rs/projekti/tesla/delo/10884
阿诺德: 推导的链(即所谓的“证明”)越长越复杂,最后得到的结论可靠性越低。
https://iopscience.iop.org/article/10.1070/RM1998v053n01ABEH000005
费米: 我更喜欢的方式,是对你正在计算的过程有一个清晰的物理图像。
https://www.nature.com/articles/427297a
所以,判定实验原理的设计,越接近“被检验的描述物理作用的数学公式”越好。
这是一个陆续思考的过程,十分艰难的过程。是电场、磁场、电磁波深层次性质探索的实体物理实验。要求极高的实验精度、稳定性。
先给出“定性”图像。假如可行,再进行“定量”细化。最后才是实体实验装置的具体设计。
核心:
判断“电场”、“电荷移动”,谁是更基础的电磁作用?
一、信息不足造成的悲剧
1.1 罗密欧自杀,害死了朱丽叶
为了躲避逼婚,朱丽叶服下了神父劳伦斯(Friar Lawrence)所给的可以假死40小时的迷药,并被送入坟地。
不明真相的罗密欧悲痛欲绝,赶到坟地服毒自杀殉情,倒在朱丽叶身边。
朱丽叶醒来见此情景也殉情而死。
1.2 牛顿与马赫:旋转小球实验
牛顿的“旋转小球实验”:
将两个球体通过一根绳子相连,然后围绕它们质心旋转。通过研究绳子中产生的张力,可以确定旋转的大小和方向。
1.3 正弦波,还是高斯白噪声?
从“真正的”高斯白噪声里取出连续3个数据点。
这3个数据点,是一个正弦波,还是高斯白噪声?
以上都是信息不足造成地悲剧或困境。
消除悲剧或困境的方法之一:增加新的信息。
(1)假如劳伦斯(Friar Lawrence)提前告诉了罗密欧,罗密欧就不会再服毒自杀殉情。等朱丽叶醒来,皆大欢喜!
(2)如果伽利略作为第三方对牛顿和马赫进行裁判,牛顿就不会颜面尽失了。因为伽利略“具有一些先验的,或者不证自明的知识。”
(3)再多给我点数据吧?实在不行,我给你钱可以吗?
费曼在《The Feynman Lectures on Physics》写到:“事实上,人们已经观察到,当光线经过太阳附近时会发生偏转——我们可以说是太阳把光线拉向它。你不想让光线在太阳上产生同样的拉力吗?”
https://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_27.html
要是只有“太阳”、“光线”双方,到底是“太阳拉弯了光线”,还是“光线拉动了太阳”?
马赫(Ernst Mach)老师,您怎么看?
二、物理实验:三根平行载流导线之间的电磁力
这是两根“平行载流导线之间的电磁力”的扩展版,以期获得更多的信息。
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395383.html
(a)
(b)
图1 三根长平行载流导线
采用三根长平行导线 A、B、C,且该三根导线的直径、材料等均相同。这三根平行导线的横截面呈等边三角形。即如纵向看为平行导线,则横向看其位置为等边三角形。
长平行导线 A、B、C 里流过稳恒直流电流。
(1)三根平行导线都水平放置;
(2)三根平行导线都垂直放置。
测量三根导线之间的空间位移。
2.1 长平行导线 A、B、C:分别采用银、铜、铁、铝等不同材料
所有导线里的电流相同。
2.2 长平行导线 A、B、C:同一材料,但直径不同
所有导线里的电流相同。
不同材料、相同材料但直径不同,在电流强度相同时,导线内部的自由电子运动平均速度不同。
判断“电场”、“电荷移动”,谁是更基础的作用。
表1 不同金属的自由电子密度(Conduction Band Electron Density)
Element | Conduction Band Electron Density (1028m-3) | Free-Electron Model Fermi Energy (eV) |
Al 铝 | 18.1 | 11.7 |
Ba 钡 | 3.15 | 3.64 |
Cu 铜 | 8.47 | 7.00 |
Au 金 | 5.90 | 5.53 |
Fe 铁 | 17.0 | 11.1 |
Ag 银 | 5.86 | 5.49 |
引用自:https://openstax.org/books/university-physics-volume-3/pages/9-4-free-electron-model-of-metals
三、小结
保持相同的电流强度,在不同直径(同一材料)、不同材料(同一直径)情况下,测量三根长导线之间的空间形变位移。
目的:判断“电场”、“电荷移动”,谁是更基础的电磁作用?
参考资料:
[1] 2023-04-08,《罗密欧与朱丽叶》/Romeo and Juliet/荣广润
https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=134180&Type=bkzyb&SubID=179572
为了躲避逼婚,朱丽叶服下了神父所给的可以假死40小时的迷药,并被送入坟地。不明真相的罗密欧悲痛欲绝,赶到坟地服毒自杀殉情,倒在朱丽叶身边。朱丽叶醒来见此情景也殉情而死。
[2] APPLE频道,2023-01-23,牛顿与马赫之间的争辩:旋转水桶实验
https://www.toutiao.com/article/7191525239510041126/
[3] 2022-01-20,安培环路定理/Ampère's circuital theorem/陈熙谋,中国大百科全书,第三版网络版[DB/OL]
https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=31205&Type=bkzyb&SubID=61931
[4] 2022-01-20,安培力/Ampère force/范宝新、陈熙谋,中国大百科全书,第三版网络版[DB/OL]
https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=31202&Type=bkzyb&SubID=61931
[5] 2022-01-20,毕奥-萨伐尔定律/Biot-Savart law/陈熙谋,中国大百科全书,第三版网络版[DB/OL]
https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=31200&Type=bkzyb&SubID=61931
[6] 2022-12-23,毕奥-萨伐尔定律/Biot-Savart law/于歆杰,中国大百科全书,第三版网络版[DB/OL]
https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=398554&Type=bkzyb&SubID=134099
[7] 2023-04-29,麦克斯韦方程组/Maxwell's equations/陈熙谋,中国大百科全书,第三版网络版[DB/OL]
https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=141120&Type=bkzyb&SubID=61956
[8] 9.4 Free Electron Model of Metals, University Physics Volume 3, Rice University
https://openstax.org/books/university-physics-volume-3/pages/9-4-free-electron-model-of-metals
[9] 中国科学就科学智慧火花,2012-04-12,SI基本单位中安培定义的两种可能缺陷
https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=4681
相关链接:
[1] 2023-07-24,[讨论] 电磁学的实验再检验(8):静止的电场、引力场之间是否存在相互作用?
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396488.html
[2] 2023-07-23,[讨论] 电磁学的实验再检验(7):电磁波的刚性(关联“光压”)
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396376.html
[3] 2023-07-22,[请教] 电磁学的实验再检验(6):“电力线 electric field lines”本身带有记号(ID)吗?
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396267.html
[4] 2023-07-21,[呼吁] 电磁学的实验再检验(5):静电力(库仑定律)扭秤法的高精度再检验
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396160.html
[5] 2023-07-20,[讨论] 电磁学的实验再检验(4):电磁波依赖坐标系判定实验原理
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396060.html
[6] 2023-07-15,[求助] 电磁学的实验再检验(3):电磁波依赖坐标系实验
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395495.html
[7] 2023-07-14,[最主流] 电磁学的实验再检验(2):平行载流导线之间的电磁力
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395383.html
[8] 2023-07-13,[最主流] 电磁学的实验再检验(1):坡印廷矢量(Poynting vector)只是一种数学抽象?
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395225.html
[9] 2022-06-13,[讨论] 引力、电磁力“独立性”的判定实验
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1342826.html
[10] 2022-03-30,[傻问] 磁场变化能产生电荷吗?
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1331747.html
[11] 2022-06-14,[小结] 近期关于引力、电磁力统一的思考
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1342966.html
[12] 2022-06-25,[小结] 我们在物理学上的主要“创新点”(?)
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1344493.html
[13] 2022-07-31,[重贴] 反思麦克斯韦经典电磁理论宣言(附说明)
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1349475.html
[14] 2023-07-14,“电磁学的实验再检验”:经典电磁学实验当代再检验的起因、意义要点
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395251.html
[15] 2023-07-12,[惊悚、惊喜] 原来我才是“最主流”:反思麦克斯韦经典电磁理论
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395113.html
[16] 2019-07-02,记忆:南开大学2008年《科学素质教育课程骨干教师高级研修班》
https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1187783.html
感谢您的指教!
感谢您指正以上任何错误!
感谢您提供更多的相关资料!
转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自杨正瓴科学网博客。
链接地址:https://wap.sciencenet.cn/blog-107667-1396605.html?mobile=1
收藏