激发磁场与环流磁场.doc

激发磁场与环流磁场 作者 朱昱昌摘要：本文通过对不同磁路的分析，证明：电流环只在与两个端面所围成的内部空间场点激发磁场，不在以外空间场点激发磁场。电流环具有独立性。并以此证明螺线管内部磁场是发散的不可能收敛。关键词：电流环 非闭合磁路 激发磁场 环流磁场本人认为：大学的普通物理教材和电磁学教材中，普遍把环流磁场混淆为激发磁场。从而导致了无限长螺线管内部磁场收敛与发散的冲突。现在应该正本清源，看看电流环到底在哪里激发磁场？看看对远处的电流环进行分割叠加是否符合客观规律？1、磁生电的启示我们知道：磁通变化不是随便在任何地方都能激发电流。磁通变化在发电机的转子中激发电流。输电线路中的电流是由发电机输出的电流。激发电流离开转子就是输出电流。输出电流就不是磁通变化在输电线路中新激发的电流。人们都清楚发电机中的磁通变化不会不通过输电线路直接把远方的灯泡激亮。同理，电流环也存在激发磁场和环流磁场这样两种紧密相连却又意义不同的磁场。2、电磁铁与永磁铁的相似性一个圆柱形永磁铁的一个底面是S极，另一个底面是N极。内部由S极到N极是固有磁场。因为固有磁场的方向与圆柱体的轴线平行，所以圆柱体侧面不显磁性。露出磁极的地方才显磁性。由N极到S极的外部空间是环流磁场。环流磁场会弥散在永磁铁近旁的整个空间，每条磁感应线都是闭合的。N极就是喷发环流磁场的源泉，S极就是吸收环流磁场的黑洞。源泉喷发不竭，黑洞吸纳不止，故称为永磁铁。可以通过不同磁路连接永磁铁的N极和S极，就会使弥散在近旁空间的环流磁场消失。使得N极喷发出的环流磁场全部沿着磁路流向S极。电流环是一个小电磁铁。根据电磁铁与永磁铁的相似性，电流环存在等效N极和等效S极。根据右手定则等效S极在左端面，等效N极就在右端面。电流环与两个端面围成一个内部空间。在电流环内部空间由等效S极到等效N极之间的磁场相当于永磁铁的固有磁场，是激发磁场。因为电流环只有在内部空间激发磁场才能称其为电磁铁。在电流环外部由等效N极到等效S极的磁场相当于永磁铁的环流磁场，还是环流磁场。环流磁场会弥散在近旁的整个空间。等效N极就是喷发环流磁场的源泉，等效S极就是吸收环流磁场的黑洞。电流不止，源泉不竭，黑洞吸纳不停。激发磁场流出等效N极就是环流磁场。环流磁场就不是电流环在外部场点新激发的磁场。3、激发磁场与环流磁场的特性如果说电流环在外部场点能激发磁场。那么，按照右手定则（弯曲的四指代表电流环绕方向伸直的拇指代表磁场方向）先按照教材假设在右端面的等效N极以外轴线上的场点P处激发磁场。场点P处就会像泉眼一样源源不断地激发磁场。并且说明场点P处的磁场不是从等效N极流出来的。那么请问：电流环的等效N极还能在右端面吗？那么等效N极到底应该在哪里？能在无穷远处吗？显然，假设电流环在外部场点P处激发磁场就会矛盾重重，就会违背电磁铁与永磁铁的相似性。另外，当有磁路连接电流环外部的等效N极和等效S极时，在场点P处就没有磁场啦！而且，一是磁路不经过场点P处；二是磁路的外表面光滑几乎没有磁性。即便磁路吸收磁场，也只是解决磁场方向问题，一定会留下泉眼。为什么场点P处的这个泉眼就枯竭啦？为什么电流环中的电流元就不能在场点P处激发磁场啦？这些矛盾只能说明原来场点P处的磁场不是激发磁场而是从等效N极流出的环流磁场。所以电流环只能在内部空间激发磁场，当然并不排除内部空间边缘会存在激发磁场的盲点，仍有环流磁场存在。但是外部空间绝对没有激发磁场。电流环在有磁路的条件下，激发磁场就在磁路内部生成，并沿着磁路环流。磁路本身具有修正磁场方向的功能。教材中关于电流环的分割叠加法，纯属于想当然。根本不了解电流环的性质。我们可以通过不同的路径即不同的磁路（包括大小不等的闭合的或者不闭合的矩形、圆形、椭圆形等各种磁路）连接电流环外部的等效N极和等效S极，就能使弥散在外部空间的环流磁场全部沿着磁路由等效N极流向等效S极。这就说明电流环外部空间场点的环流磁场分布是可以改变的。可以从有到无。内部场点的激发磁场不会像外部场点的环流磁场那样说没就没了。不同磁路能够改变外部场点的环流磁场分布，却无法改变电流环在内部场点激发磁场。无论是利用非闭合磁路从电流环外部连接等效N极和等效S极，还是把电流环外面套上软铁管，都无法改变电流环在其内部空间激发磁场。 如果，一个载流螺线管只是内部有软铁芯。这个软铁芯就无法把弥散在外部空间的环流磁感应线全部集中到自己内部。只有在螺线管外部连接等效N极和等效S极的磁路，才能把弥散在外部空间的环流磁感应线全部集中到自己内部。任何一个由螺线管软铁芯构成的闭合磁路，都可以把弥散在外部空间的磁感应线全部集中到自己内部（问题的实质是：有了磁路，从等效N极喷出的环流磁场就直接沿着磁路流向等效S极。就不会弥散到磁路以外空间了。此时，电流环的外部空间只有磁路中分布环流磁场，其它场点就没有环流磁场分布）。由此可见，电流环不是在什么地方都能激发磁场。电流环只在与两个端面所围成的内部空间场点激发磁场（激发与自身正交而不相交的磁场），不在以外空间场点激发磁场。电流环具有独立性。上述这些推断结论都能经得住电磁实验验证。普通物理和电磁学教材关于电流环外部轴线磁场的推导结果是一种错觉，不能成立。4、电流环与螺线管因为，每个电流环就是一个小电磁铁。N个相同的电流环按照右手定则串联在一起，就是螺线管。螺线管也是一个电磁铁。每个电流环的电流均为I，均独立在自己与两个端面所包围的内部空间激发磁场。所以，载流螺线管内部空间的激发磁场，只能是先由每个电流环独立激发磁场然后再进行整体代数叠加（而不是分割叠加）。因为它们大小相等方向一致满足代数叠加。“代数叠加的结果说明螺线管等价于一个电流为NI的电流环。”故螺线管内部轴线磁场B0NI/2R。显然，螺线管内部轴线磁场随N的增加而增加是发散的。当然，螺线管随N的增加必然趋于无限长。赵凯华电磁学P156页指出：“如果回路不是单匝线框而是多匝线圈，那么当磁通量变化时，每匝中都将产生感应电动势。由于匝与匝之间是互相串联的，整个线圈的总电动势就等于各匝所产生的电动势之和。如果穿过每匝线圈的磁通量相同，均为，则=N”。 可见，全磁通原理特别突出了在串联结构中每匝导线的独立性。显然，螺线管就是多匝线圈。而且，匝与匝之间也是互相串联的。螺线管这种线圈的全磁通是对线圈总匝数N的代数叠加，实质上也是磁感应强度对线圈总匝数N的代数叠加。因为，=NN=，得出 NB即为N匝串联线圈所激发的总磁感应强度，其中B为每匝线圈独立时的磁感应强度。=的物理意义是：螺线管的全磁通等于N匝串联线圈所激发的总磁感应强度NB与面元dS的点积沿螺线管任意一个完整横截面（圆形截面或椭圆形截面）的面积分。显然，N和NB都随N的增加而增加，是发散的。实践是检验真理的唯一标准。“螺线管等多匝线圈的全磁通和电动势是对线圈总匝数N的代数叠加”这个结论，是法拉第等伟大物理学家从大量的实验中总结出来的客观规律。这个结论是经过实践检验的客观真理。5、小结。综上所述，电流环不像载流直