爱因斯坦提出了狭义相对论，将动力学和电磁学的定律统一在了同一个框架下，这就是为什么他的论文叫《论动体的电动力学》。狭义相对论认为，无论你跑得多快，在你看来光速都是一样的，不能像牛顿定律那样把速度简单地相加。所以，静止的或匀速的观察者得出的物理定律都是一样的。此时，牛顿方程并没有被打倒，而是成为狭义相对论在低速时的特例。公正地说，狭义相对论扩充了牛顿定律。
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1.1905 年德猶愛因斯坦發表＜論動體的電動力學＞，首次提出二大. 公設： a.相對性原理：物理體系的支配狀態改變的所有定律，與描述這. 些狀態變化時所參照的座標 ...
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动生电动势感生电动势与光的关系
标签：IT数码2012-12-01 14:20 星期六
动生电动势感生电动势与光的关系
关键字： 动生电动势，感生电动势，光，爱因斯坦，磁场，光，电磁场 作者：吴兴广
早在16岁时，爱因斯坦就从书本上了解到光是以很快速度前进的电磁波，他产生了一个想法，如果一个人以光的速度运动，他将看到一幅什么样的世界景象呢？他将看不到前进的光，只能看到在空间里振荡着却停滞不前的电磁场。这种事可能发生吗？
下面我们将从理论上推导这个问题
一动生电动势与感生电动势
资料：‘大家知道，麦克斯韦电动力学——象现在通常为人们所理解的那样——应用到运动的物体上时，就要引起一些不对称，而这种不对称似乎不是现象所固有的。比如设想一个磁体同一个导体之间的电动力的相互作用。在这里，可观察到的现象只同导体和磁体的相对运动有关，可是按照通常的看法，这两个物体之中，究竟是这个在运动，还是那个在运动，却是截然不同的两回事。如果是磁体在运动，导体静止着，那末在磁体附近就会出现一个具有一定能量的电场，它在导体各部分所在的地方产生一股电流。但是如果磁体是静止的，而导体在运动，那末磁体附近就没有电场，可是在导体中却有一电动势，这种电动势本身虽然并不相当于能量，但是它——假定这里所考虑的两种情况中的相对运动是相等的——却会引起电流，这种电流的大小和路线都同前一情况中由电力产生的一样。 ’
分析：动生电动势等于感生电动势，E动=E感。
磁体的运动，从场的角度看就是磁场的运动。磁场运动，造成导体切割磁感线产生电流；通电线圈接通与断开的瞬间，磁场发生变化产生电流。因此磁场的运动或者说运动的磁场相当于变化的磁场或说磁场产生变化。
电子的运动产生磁场能够受到磁场的作用；电子不运动，但磁场运动，磁场依然能够对电子产生作用。就说电子的运动与磁场的运动是等效的。所以磁场运动的时候，我们可以通过电子的运动来抵消磁场运动产生的对电子的作用。所以运动的磁场可以通过运动来抵消。
处在磁场中的电子，磁场运动。1，感生电动势等于动生电动势，E感=E动=BV电.这里的速度是电子的速度；2，运动的磁场可以通过运动抵消，磁场的运动等同于电子的运动，因此速度可以转换为磁场的运动，即V电=V磁场。所以E感=BV磁场。用语言描述就是磁场的运动就是电场。导线的运动可以看成无数电子运动的组合。
根据1）运动的磁场可以通过运动来抵消，2）运动的磁场相当于变化的磁场就是电场，那么磁场与导线一起运动的时候，同时产生感生电动势和动生电动势，那么物体受到的电场就是E=B（V磁—V物）。V磁表示磁场运动的速度，V物表示物体运动的速度，例如导线。当V磁=V物时，磁场与导线处于静止状态，根据E=B（V磁—V物）得E =0，即磁场对导线不产生电场力，但磁场仍然存在。E = B（V磁—V物）=0表示运动的磁场不存在，即变化的磁场不存在，但磁体的磁场依然存在。
二 光
光，以速度c传播，光波的运动可以看成波长以速度c的运动。波长上任一点，例如磁波的波峰，都以速度c运动。因此磁波上任一点的运动都可以看成磁场的运动，可以表示为Bc.
那么根据E=B（V磁—V物），当V磁=V物=c时，得E =0，即磁场不发生变化。就是说当观察者处在电磁波或光任一点，与光以相同的速度运动的时候，对于观察者来说，磁场不变，磁场是不动的。
运动的电场就是磁场，同理，观察者与光相同运动的时候，电波是不变的。
总结：当我们与光以相同的速度运动时，我们感觉到的是恒定的电磁场。当你站在波峰上时，你永远站在波峰上，就像你站在水的波峰上一样。
根据麦克斯韦方程组得出的真空光速不变，不是绝对不变，而是观察者与光源相对静止的时候的情况。观察者运动的时候，真空电容率与真空磁导率对于观察者来说，相当于发生变化，所以观察者运动的时候，光速对于观察者来说发生变化。
参考文献:1】爱因斯坦百度百科2】《论动体的电动力学》爱因斯坦3】《电流磁效应的原因》360精彩
讀者自然會問這些有趣的相對論效應是怎樣出現的。大家知道一塊固體是由帶正電的原子核和帶負電的電子組成，原子核基本固定在晶格點陣上而電子則在原子核間運動。在原子核附近，電子感受到很強的核吸引力，而且原子核越大(或元素越重)，這個吸引力也越大。為了避免被原子核吸住，電子便繞著原子核做高速運動，這樣電子和原子核間的勢能便被電子的離心動能補償。這就是大家能在日常生活中看到許多固體的相對論效應的原因。
二、相對論效應之第一原理理論計算
第一原理材料理論計算目前主要仰賴于密度泛函理論[1, 2]。在非相對論量子力學的架構上，密度泛函理論把複雜的固體的多電子問題簡化為求解一組等效的單電子的薛丁格—泡利(Schrödinger-Pauli)方程
這組方程亦稱柯恩(Kohn)—沈(Sham)方程，其中
和
分別是固體中有效的單電子位能和有效磁場強度。這些單電子位能和磁場強度由自洽場方法決定，不含由實驗决定的經驗
參數。
在電磁學裏，電動勢又分為兩種：「感生電動勢」與「動生電動勢」。根據法拉第感應定律，處於含時磁場的閉電路，由於磁場隨着時間而改變，會有感生電動勢出現於閉 ...
定义导体在不随时间改变的磁场内运动，因切割磁感线而产生的感应电动势，称为动
应该指出，按照引起磁通量变化原因的不同，把感应电动势区分为动生电动势和感生电动势，从参考系变换的观点看，在一定程度上只具有相对的意义。在某些情形， ...
当导体或导体回路在恒定磁场中运动而产生的感应电动势，称为动生电动势；而当导体或导体回路不动，磁场发生变化而产生的感应电动势则称为感生电动势。 1．动
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第二节动生电动势和感生电动势. 引言. 根据法拉第电磁感应定律：只要穿过回路的磁通量发生了变化，在回路中就会有感应电动势产生。而实际上，引起磁通量变化的 ...
14-3 动生电动势和感生电动势. 磁通量是磁感应强度对某曲面S的面积分。引起磁通量变化的原因有两种：. 1．磁场不变，回路全部或局部在稳恒磁场中运动——动
原子核基本固定在晶格點陣上而電子則在原子核間運動。在原子核附近，電子感受到很強的核吸引力，而且原子核越大(或元素越重)，這個吸引力也越大。為了避免被原子核吸住，電子便繞著原子核做高速運動，這樣電子和原子核間的勢能便被電子的離心動能補償。
物理学关心普适性Comments>>
为什么牛顿的万有引力定律很伟大？因为之前会有人以为，月亮是天上的，苹果是人间的，“不是一个体系的”。虽然看起来确实没联系，但牛顿第一次告诉我们，无论在天上还是人间，都潜伏着同一个运动法则：一切事物之间都存在万有引力；引力的强度和质量成正比，和质心距离的平方成反比。
相比之下，亚里士多德的理论就很狭隘：“重的物体下落快。”不能否认自然界中存在这样的现象，但这个“规律”的适用范围太小，前提条件太繁杂，做出的预言太乏力——作为物理学理论的意义不大。
不过在事后诸葛亮看来，牛顿理论也隐含一个类似的瑕疵——他的动力学方程只有在相对静止或远低于光速的观察者看来才是成立的。这和19世纪时描述电磁现象的麦克斯韦方程产生了矛盾。难道牛顿定律就像人间的苹果，麦克斯韦定律就像天上的月亮，“不是一个体系的”？这就奇怪了，自然界为什么要存在两种互不相容的定律呢？一定有问题！
后来，爱因斯坦提出了狭义相对论，将动力学和电磁学的定律统一在了同一个框架下，这就是为什么他的论文叫《论动体的电动力学》。狭义相对论认为，无论你跑得多快，在你看来光速都是一样的，不能像牛顿定律那样把速度简单地相加。所以，静止的或匀速的观察者得出的物理定律都是一样的。此时，牛顿方程并没有被打倒，而是成为狭义相对论在低速时的特例。公正地说，狭义相对论扩充了牛顿定律。
那么，为啥还要接着提出一个广义相对论呢？因为在宇宙中，静止的、匀速的观察者比大熊猫还珍稀。所以狭义相对论的适用范围还不够大。要想彻底描述宏观世界的运动规律，就必须考虑加速运动观察者的感受——这就是广义相对论的任务。广义相对论的核心是爱因斯坦方程组，这个方程组“抽象的数学形式”在任何观察者看来都是一样的。
可以庆祝胜利了吗？别高兴太早。广义相对论虽然获得了巨大成功，但它只适用于宏观世界，却不适用于微观世界——它总是和描述微观世界的量子力学闹别扭。例如，广义相对论认为时空是连续的、光滑的，量子力学认为时空是分立的、起伏不平的。宏观都是由微观组成的。所以，广义相对论还不是真正的引力理论，只能说它是未来的量子引力理论的一种特殊情况，就好像狭义相对论是广义相对论在无引力时的特殊情况，牛顿运动定律是狭义相对论在低速时的特殊情况，同时牛顿引力定律是广义相对论在低速弱引力时的特殊情况一样。
因此，物理学特别重视普适性。物理学希望自己无所不包。并且，物理学和其它自然科学都有对应的接口——不同学科的定律都可以看作物理规律在复杂条件下的特殊形式。正面的例子是化学的元素周期律。为什么化学元素有这样的周期？这是由核外电子的数量和分布决定的。为什么第一周期只有2种元素，第二周期却有8种元素？因为量子力学薛定谔方程的解允许原子核外的“1楼”住2个电子；“2楼”住8个电子。为什么“1楼”不能住3个电子？因为“1楼”只有“2个房间”，根据泡利不相容原理，有几个房间最多就只能住几个电子。
再举个反面的例子，有人根据“古人的智慧”坚持认为，遥远行星的运动会影响人类。当然，行星发射或反射的电磁波确实会影响你，但没有显示器的影响大。行星产生的引力也会影响你，但没有坐电梯的影响大。所谓的占星、星座理论不但没有科学依据，而且都违背了科学的原则，不应该对其效力抱有任何幻想。因此，任何描述自然现象的理论都必须和相应范围内的物理学相容。如果一个理论既宣称能描述自然现象，又狡辩和物理等科学理论“不是一个体系的”，“没有深入研究过就不准批评”，那么它要么是错的。要么，连检验对错的必要都没有。
和分別是固體中有效的單電子位能和有效磁場強度。這些單電子位能和磁場強度由自洽場方法決定，不含由實驗决定的經驗參數。
電動勢- 維基百科，自由的百科全書 - Wikipedia
zh.wikipedia.org/zh-hk/電動勢
动生电动势_百度百科
baike.baidu.com/view/1617902.htm
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感生电动势_百度百科
baike.baidu.com/view/141963.htm
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§13-3 动生电动势和感生电动势
phyedu.suda.edu.cn/phyol/article/chap13/13-2/13-2.htm
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麻省理工公开课：电和磁_动生电动势和发电机_网易公开课
v.163.com/movie/.../5/.../M72UIB0K0_M72UN7NDB.htm...
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动生电动势和感生电动势 - 南京师范大学精品课程
kc.njnu.edu.cn/dcx/main/dcxweb/neirong/.../nr3201.htm
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[PPT]动生电动势、感生电动势
125.76.215.68/dxwl/dcx_ppt/14_3dsdd.ppt
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原子核基本固定在晶格點陣上而電子則在原子核間運動。在原子核附近，電子感受到很強的核吸引力，而且原子核越大(或元素越重)，這個吸引力也越大。為了避免被原子核吸住，電子便繞著原子核做高速運動，這樣電子和原子核間的勢能便被電子的離心動能補償。
物理学关心普适性Comments>>
为什么牛顿的万有引力定律很伟大？因为之前会有人以为，月亮是天上的，苹果是人间的，“不是一个体系的”。虽然看起来确实没联系，但牛顿第一次告诉我们，无论在天上还是人间，都潜伏着同一个运动法则：一切事物之间都存在万有引力；引力的强度和质量成正比，和质心距离的平方成反比。相比之下，亚里士多德的理论就很狭隘：“重的物体下落快。”不能否认自然界中存在这样的现象，但这个“规律”的适用范围太小，前提条件太繁杂，做出的预言太乏力——作为物理学理论的意义不大。
不过在事后诸葛亮看来，牛顿理论也隐含一个类似的瑕疵——他的动力学方程只有在相对静止或远低于光速的观察者看来才是成立的。这和19世纪时描述电磁现象的麦克斯韦方程产生了矛盾。难道牛顿定律就像人间的苹果，麦克斯韦定律就像天上的月亮，“不是一个体系的”？这就奇怪了，自然界为什么要存在两种互不相容的定律呢？一定有问题！
后来，爱因斯坦提出了狭义相对论，将动力学和电磁学的定律统一在了同一个框架下，这就是为什么他的论文叫《论动体的电动力学》。狭义相对论认为，无论你跑得多快，在你看来光速都是一样的，不能像牛顿定律那样把速度简单地相加。所以，静止的或匀速的观察者得出的物理定律都是一样的。此时，牛顿方程并没有被打倒，而是成为狭义相对论在低速时的特例。公正地说，狭义相对论扩充了牛顿定律。
那么，为啥还要接着提出一个广义相对论呢？因为在宇宙中，静止的、匀速的观察者比大熊猫还珍稀。所以狭义相对论的适用范围还不够大。要想彻底描述宏观世界的运动规律，就必须考虑加速运动观察者的感受——这就是广义相对论的任务。广义相对论的核心是爱因斯坦方程组，这个方程组“抽象的数学形式”在任何观察者看来都是一样的。
可以庆祝胜利了吗？别高兴太早。广义相对论虽然获得了巨大成功，但它只适用于宏观世界，却不适用于微观世界——它总是和描述微观世界的量子力学闹别扭。例如，广义相对论认为时空是连续的、光滑的，量子力学认为时空是分立的、起伏不平的。宏观都是由微观组成的。所以，广义相对论还不是真正的引力理论，只能说它是未来的量子引力理论的一种特殊情况，就好像狭义相对论是广义相对论在无引力时的特殊情况，牛顿运动定律是狭义相对论在低速时的特殊情况，同时牛顿引力定律是广义相对论在低速弱引力时的特殊情况一样。
因此，物理学特别重视普适性。物理学希望自己无所不包。并且，物理学和其它自然科学都有对应的接口——不同学科的定律都可以看作物理规律在复杂条件下的特殊形式。正面的例子是化学的元素周期律。为什么化学元素有这样的周期？这是由核外电子的数量和分布决定的。为什么第一周期只有2种元素，第二周期却有8种元素？因为量子力学薛定谔方程的解允许原子核外的“1楼”住2个电子；“2楼”住8个电子。为什么“1楼”不能住3个电子？因为“1楼”只有“2个房间”，根据泡利不相容原理，有几个房间最多就只能住几个电子。
再举个反面的例子，有人根据“古人的智慧”坚持认为，遥远行星的运动会影响人类。当然，行星发射或反射的电磁波确实会影响你，但没有显示器的影响大。行星产生的引力也会影响你，但没有坐电梯的影响大。所谓的占星、星座理论不但没有科学依据，而且都违背了科学的原则，不应该对其效力抱有任何幻想。因此，任何描述自然现象的理论都必须和相应范围内的物理学相容。如果一个理论既宣称能描述自然现象，又狡辩和物理等科学理论“不是一个体系的”，“没有深入研究过就不准批评”，那么它要么是错的。要么，连检验对错的必要都没有。
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