作业帮怎样说明静电场与磁场的物质性?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/03 17:08:56
怎样说明静电场与磁场的物质性?
怎样说明静电场与磁场的物质性?
怎样说明静电场与磁场的物质性?
电是物质的一种运动形式,从二十世纪初以来的物理学的发展,完全证明了这一点.
电的物质基础是荷电的基本粒子——电子、正电子、质子、反质子等；带电质点的周围,则必有电磁场,它可以脱离带电质点和电流独立存在.麦克斯韦直接得出了电磁波的存在,表明了电磁场是以波动的形式传播,从而把光与电磁现象统一起来.后来,赫兹用实验证实了电磁波的存在,并验证光波与电磁波有相同的性质.这个理论说明,电磁场本身就是以光子为形态而组成的.它就是一种客观存在的物质.所以,它不需其它物质来传递.
电磁场本身是一种物质存在的形式,它有以下几个方面的性质：
一、 电磁场具有宏观物体的基本特征.
首先,电磁场是以空间和时间为其存在的基本形式.场存在于一定的空间中,同时,电磁场以光速传播,没有什么瞬时作用,这表明电磁场和空间、时间是不可分地,紧密地联系在一起.
其次,电磁场也有质量、动量、能量等等.列别捷夫用实验证明了光压力的存在.在天文现象中,慧星尾的形成就是太阳光的这种场的“光压”作用压迫慧星尘埃物质形成的,这表明电磁场具有确定的机械动量.因为根据牛顿第二定律,作用在物体上的力,等于物体在单位时间内获得的动量,由此可推知,电磁波必然有机械动量.由于动量等于质量和速度的乘积,所以,由电磁场具有动量和有限的速度,可知电磁场具有一定的质量.又根据质能公式,可知道电磁场的能量等于电磁场的质量与光速的乘积.
我们知道,质量和能量都是物质的重要属性,其中,质量是表明物质的引力和惯性的属性；能量是物质运动的量度.而实际上,电磁场本身就是由大量的光子组成的.光子本身和实物粒子一样,具有能量、动量和能量,因此,在电磁场内进行的一切过程,也和实物粒子进行的一切过程一样,遵循质量守恒、动量守恒和能量守恒等物质运动的基本规律.
二、 电磁场和实体物质可以互相转化
在通常的情况下,人们把电子看成是实物粒子,把光子则看作是场量子,但是,在一定的情况下,电子和正电子可以发生“湮灭”而转化为一对光子,电子和正电子的动量、质量和能量也转化为光子的动量、质量和能量.这就表明,实物可以转化为场.在一定的条件下,具有一定能量的光子也可以转化为一对电子与正电子偶.当电磁波射到实物时就部分的被实物吸收,相应部分的动量、质量和能量也就传给了实物,使实物粒子加大运动,实物的温度升高,场转化为实物,这表明,场又可以转化为实体物质.
上述说明,电磁场和其它物质形态是物质存在的两种形态,它们既有区别,又有同一性,场和实物之间的绝对界限是不存在的,它们只有相对意义.
三、 电磁场与实物不同的特殊性
电磁场是由光子组成的,所以它具有波动性和粒子性；电磁场在真空中的传播是不变的,它等于3×108m/s,与观察者的运动与否无关；电磁场不具有固定的体积,不存在不可入性；对于电磁场也不存在所谓的加速运动的问题；几个电磁场可以同时占有同一空间,具有叠加性；组成电磁场的光子又不具有静止质量.这表明电磁场具有与实物的不同,是一种特殊物质的形态.
既然电磁场是一种特殊形式存在物质,那么,必然得出静电场和静磁场也是物质性的.实际上,静电场和静磁场是电磁场的两种特殊的形式.
运动是物质存在的方式.运动是绝对的,而静止是相对的.在所研究的参照系中,如果电荷的运动速度是零,则就显示出静电场的特征；如果电荷作恒定的匀速运动,则就显示出静磁场的特征；如果电荷运动是变速的,就发出电磁波,就显示出电磁场的特征,由此可见,静电场和静磁场都是电磁场的特殊形式.
电磁场的电场和磁场是并不是互相独立的两个矢量,在不同的运动状态下,电场公量和磁场分量都是不同的.
不管电磁场与我们通常看得见,摸得着的实物之间有多大的差异,它也是一种物质形态.以一种特殊的物质形态存在.它具有实物的一般性质的同时,也具有其特殊的性质.这对我们认识电磁场是有益的.