电磁场统一理论
统一场理论
统一场理论云南 云维股份 大为制焦 电仪 黄兆荣摘要：统一场理论，物理学中的强力，弱力，万有力，电磁力的统一，万有力是万有引力和万有斥力的统称，作者用实验已经证明万有力与电磁力的统一，本文简述了统一场理论的场和粒子。
关键词：统一场理论 万有力 暗子 电磁场 光子一、概述：万有力与电磁力的统一，就是在自然状下万有力是电磁力，电磁力也是万有力，宇宙力是电磁力，分为引力和斥力，依据其大小分为强力，弱力，万有力，电磁力。
二、场：宇宙是一个大电磁场，地球同样是一个小电磁场，而且是变化的。
电磁力的作用介质是光子，光子的低能态和分散是暗子，暗子依据引力和斥力的大小进、岀物体。
三、物质是带电的，正、负电荷不会抵消：原子核带正电荷，电子带负电荷，电荷是一种物质，根据物质不灭定律，那么，正、负电荷能抵消吗，答案是不会，故原子、分子是带电的，由原子、分子组成的物质、物体也是带电的。
由于电子是绕原子核自由的、无规则的运动，若在某一位置正、负电荷抵消了，那么电子离开某一位置到一新位置，又抵消了，如果电子绕原子核转360度，电子本身也在自转，都抵消了，最终原子核和电子的电荷都抵消了，那么原子核还带正荷和电子还带负电荷吗？抵消了就沒有电荷了，所以原子核和电子就不再带电荷了，那么下一时刻原子核还带正电荷吗？电子还会带负电荷吗？若抵消了，还有电荷可带，是谁补充的呢？你说对不对的。
原子、分子是带电的，那么原子之间、分子之间的力则电磁力，万有力是微小的电磁力，电磁力是大的万有力。
磁铁的南、北极相吸沾在一起，其磁性抵消了吗？没有吧。
若抵消了，还会有磁性吗，你用铁钉试一下，有磁性吧，证明就没有抵消。
电荷也一样，可用任何一种毫伏电压表（电位差、示波器等）测量任何自然物体、任何两点的电压，均有几十毫伏到五百毫伏示值，有过零点，不是零点，而且是随时变化的。
四、测量：用示波器、毫伏表、电位差计测量任何自然物体任何两点，都有电压、电阻、电流及频率。
电磁场的统一描述：麦克斯韦方程组精解
电磁场的统一描述：麦克斯韦方程组精解电磁场是自然界中重要的物理现象之一，通过麦克斯韦方程组可以统一描述电磁场的基本规律。
麦克斯韦方程组是电磁理论的基石，涵盖了电场和磁场的演化规律，丰富了我们对电磁现象的认识。
在本文中，我们将深入探讨麦克斯韦方程组的精确定义和意义。
麦克斯韦方程组的提出19世纪中叶，物理学家麦克斯韦根据对电磁现象的观察和实验研究，提出了麦克斯韦方程组。
这个方程组一共包括四个方程，分别是电场和磁场的高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律以及麦克斯韦方程的加强（媒质中的电磁场传播速度）。
这四个方程共同构成了电磁场的动力学规律，描述了电场和磁场相互作用的规律。
麦克斯韦方程组的物理意义麦克斯韦方程组揭示了电磁场的统一性，其中的每一个方程都对应着一种物理现象或规律。
通过这些方程，我们可以精确描述电场和磁场的演化过程，从而深入理解电磁波的传播、物质的电磁性质以及电磁场与物质的相互作用。
在麦克斯韦方程组的推导和应用过程中，物理学家们不断拓展和深化对电磁现象的认识，为电磁理论的发展奠定了坚实的理论基础。
通过对麦克斯韦方程组的精确求解和解析，我们可以更好地理解电磁场的本质与行为，进一步推动电磁理论的研究和应用。
麦克斯韦方程组的应用麦克斯韦方程组在电磁学、光学、电子学等领域都有广泛的应用。
通过这些方程，我们可以预测电磁场在不同介质中的传播特性，优化天线和波导的设计，研究电磁场与物质相互作用的机制，推动电磁波的应用和技术发展。
在现代科学技术的进步中，麦克斯韦方程组仍然是电磁理论研究的基础，对于新材料、新器件、新技术的研发起着至关重要的作用。
通过深入研究和精确求解麦克斯韦方程组，我们可以不断拓展和深化对电磁现象的认识，为人类社会的发展和进步贡献力量。
结语麦克斯韦方程组是电磁理论中的重要理论工具，通过对这些方程的精确解析和深入理解，我们可以揭示电磁现象的奥秘，推动电磁理论和技术的发展。
在未来的研究中，我们应当进一步探索麦克斯韦方程组在新领域的应用，拓展电磁理论的研究领域，为科学技术的进步做出更多贡献。
统一场理论
（1.12）
n 1
p
R
1 R r i 1 n ! r
（1.13）
可见， 等式右边的第二项正是真空感生极化电荷云在场点 p 处产生的干 扰电势。 若把（1.12）式代回（1.10）式，则知电场作用势能 V 满足的方程 是一个二阶常系数非齐次微分方程
（1.10） 其中 V 是 x 的函数， x 是矢径 r 的倒数。显然，欲使 V 在 ( x) 1 时能够 回到库仑(Coulomb)静电作用势能公式上来，(1.10)式必须是常系数微 分方程。因此，式中系数 ( x) / ( x) 和 ( x) / ( x) 一定是常量，而且 要满足
学者书屋系列
统一场及动体电磁理论
肖 军 著
1
哈尔滨工程大学出版社 目 录
第一章 麦氏静电作用理论是建立统一场方程的数学基础 ............................................... 5
§1.1 完备的静电作用理论 ............................... 6 §1.2 弱力场是静电作用理论附带的短程作用 .............. 10 §1.3 核力是真空感生极化电荷云叠加结果 ................. 12 §1.5 完备的稳恒磁场作用理论 .......................... 19 §1.6 常量电势的静电作用理论 .......................... 20 §1.7 跑动耦合常数 .................................... 22 §1.8 离散点电荷间的静电场作用 ........................ 23 §1.9 非球对称泊松方程解 .............................. 24 §1.10 无发散玻尔氢原子理论 ........................... 26 §1.11 在真空极化电势场作用下的薛定谔方程 ............. 29 §1.12 希格斯粒子是真空基态激发的粒子 ................. 31 §1.13 超导形成机制 ................................... 34 §1.14 磁场等效电势 ................................... 36 §1.15 附：质疑及答复* ................................ 38
引力作用和电磁作用的统一理论
引力作用和电磁作用的统一理论内容提要本文回顾了引力作用理论和电磁作用理论发展的历史，简要叙述了正统理论基本相互作用理论。
指出了经典物理学和近代物理学的正统理论关于引力作用和电磁作用认识的盲区和误区。
揭示了质量和电荷，角动量与磁矩的内在联系。
探讨了引力作用和电磁作用机制。
确立了引力作用与电磁作用是自然界基本相互作用。
李鑫2012年3月12日目录1 引力作用理论和电磁作用理论历史的回顾2 近代物理学统一相互作用理论存在的困难3 关于引力作用和电磁作用认识的盲区和误区3.1 经典物理学引力作用和电磁作用认识的盲区和误区3.2近代物理学的正统理论关于引力作用和电磁作用认识的误区。
4 引力作用和电磁作用内在联系4.1质量与电荷的传统和正统正概念4.2. 质量和和电荷内在联系4. 2.1微观粒子的质量和电荷内在联系4.2.2天体的质量和电荷内在联系4.3 角动量和磁矩内在联系4.3.1 微观粒子角动量和磁矩内在联系4.3.2天体角动量和磁矩内在联系5. 引力作用机制5.1. 引力场理论5.2 微观引力场5.2.1 de Broglie假设5.2.2 微观引力场的基本相互作用5.3 天体引力场5.3.1 天体引力场现状5.3.2 天体自聚能与天体内部微观结构6 电磁作用机制6.1 电磁场理论6.2 微观电磁场6.3 天体电磁场1 引力作用理论和电磁作用理论历史的回顾16世纪丹麦天文学家B. Tycho对行星绕日运行作了长期的观测，记录了大量准确可靠的天文数据资料，他死后20年，由德国天文学家J. Kepler整理分析这些资料，在1609一1619年，先后公布行星运动三定律。
英国著名的物理学家I.Newton，英国科学家S.Hook 和荷兰物理学家C.Huygens都曾根据开普勒定律推测行星和太阳间存在和距离二次方成反比的引力，为此Hook和Newton还通过信，因此，对定律的首创权有过争议。
Newton还曾对晚年的忘年交斯多克雷说过，1666年他在家乡避瘟疫时，曾因见苹果从树上落地而想到地球对苹果的引力是否可延伸到月球。
麦克斯韦电磁场理论的主要内容是什么
麦克斯韦电磁场理论的主要内容是什么
麦克斯韦电磁场理论的核⼼思想是：变化的磁场可以激发涡旋电场,变化的电场可以激发涡旋磁场；电场和磁场不是彼此孤⽴的,它们相互联系、相互激发组成⼀个统⼀的电磁场.麦克斯韦进⼀步将电场和磁场的所有规律综合起来,建⽴了完整的电磁场理论体系.这个电磁场理论体系的核⼼就是麦克斯韦⽅程组.
麦克斯韦⽅程组是由四个微分⽅程构成,：
（1）描述了电场的性质.在⼀般情况下,电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发的感应电场,⽽感应电场是涡旋场,它的电位移线是闭合的,对封闭曲⾯的通量⽆贡献.
（2）描述了磁场的性质.磁场可以由传导电流激发,也可以由变化电场的位移电流所激发,它们的磁场都是涡旋场,磁感应线都是闭合线,对封闭曲⾯的通量⽆贡献.
（3）描述了变化的磁场激发电场的规律.
（4）描述了变化的电场激发磁场的规律.
麦克斯韦⽅程都是⽤微积分表述的,具体推导的话要⽤到微积分,⾼中没学很难理解,我给你把涉及到的⽅程写出来,并做个解释,你要是还不明⽩的话也不⽤着急,等上了⼤学学了微积分就都能看懂了：
1.安培环路定理,就是磁场强度沿任意回路的环量等于环路所包围电流的代数和.
2.法拉第电磁感应定律,即电磁场互相转化,电场强度的弦度等于磁感应强度对时间的负偏导.
3.磁通连续性定理,即磁⼒线永远是闭合的,磁场没有标量的源,麦克斯韦表述是：对磁感应强度求散度为零.
4.⾼斯定理,穿过任意闭合⾯的电位移通量,等于该闭合⾯内部的总电荷量.麦克斯韦：电位移的散度等于电荷密度.。
电场和磁场的统一理论研究
电场和磁场的统一理论研究电场和磁场是物理学中两个重要的概念，关于它们之间的关系和统一理论的研究一直以来都是科学家们的热点话题。
在麦克斯韦方程组的基础上，爱因斯坦首先提出了电磁场的统一理论，在他的创新理论中，电场和磁场不再被看作是两个孤立的现象，而是相互耦合和相互作用的统一整体。
他提出了著名的相对论电动力学，将电磁场描述为四维时空中的一个统一的对象。
相对论电动力学的提出引发了许多学者的兴趣。
他们通过数学模型和实验观测，试图解释电磁场的本质和相互作用机制。
他们发现，电磁场的传播是通过场的波动进行的，这就引出了电磁辐射的概念。
辐射可以看作是电磁场的一种扰动，它以波的形式传播，并具有能量和动量。
为了更好地理解电磁场的性质，科学家们进一步深入研究。
他们提出了电磁场量子化的理论，即量子电动力学。
量子电动力学将电磁场看作是由光子组成的，光子是电磁波的量子。
这一理论的提出，极大地推进了电磁场的研究和应用。
它不仅解释了电磁场的量子性质，还通过计算得到的结果与实验观测相吻合，进一步证实了理论的准确性。
然而，尽管电磁场的研究已经取得了许多重要的进展，但科学家们仍然面临着一些未解决的问题。
其中一个重要的问题是电磁场的量子重整化。
量子场论告诉我们，在电磁场的计算中，会出现无穷大的结果，这与实验观测不相符。
为了解决这个问题，科学家们提出了多种修正方案，例如引入截断和重正化等方法。
虽然这些方法在一定程度上解决了问题，但仍然存在一些争议和困惑。
除了量子重整化的问题之外，电磁场的统一理论研究还面临着其他挑战。
例如，如何将强相互作用和弱相互作用与电磁相互作用统一起来。
目前，科学家们提出了一些候选理论，如规范场论和弦理论，试图达到这一目标。
这些理论尝试将电磁场和其他场的相互作用描述为统一的数学框架，以便更好地解释物理现象。
总的来说，电场和磁场的统一理论的研究是一个复杂而富有挑战性的领域。
通过各种理论和实验的研究，科学家们不断推进我们对电磁场的认识，并不断扩展我们对自然界的理解。
统一场论
统一场论-正文从相互作用是由场（或场的量子）来传递的观念出发，统一地描述和揭示基本相互作用的共同本质和内在联系的物理理论。
迄今人类所知的各种物理现象所表现的相互作用，都可归结为四种基本相互作用，即强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用阐明自然界各种相互作用的性质和规律，本是物理学基础研究的一个极其重要的方面。
而追求建立相互作用的统一理论，则是出于对物质世界的统一和谐的坚定哲学信念和要竭力探求事物内在本性的顽强欲望。
A.爱因斯坦把他后半生的精力献给了这一事业。
在他的深刻思想的影响下，统一场论已成为20世纪物理学的重要研究方向。
早期的（引力一电磁）统一场论研究19世纪中叶J.C.麦克斯韦的电磁场理论统一了电的作用和磁的作用；它是历史上第一个几种相互作用的统一理论。
20世纪初，爱因斯坦破除I.牛顿的引力论中超距作用观念，把场的观点引进引力理论而创立了广义相对论（1916）。
其后不久，便出现了以统一引力场和电磁场为目标的统一场论研究热潮，而当时人类知道的基本相互作用只有引力作用和电磁作用。
由于在广义相对论中引力场被描述为时空的弯曲, 因此，设法进一步把电磁场也和时空的其他几何属性联系起来，便成为那时统一电磁作用和引力作用的各种理论方案的中心思想。
例如，H.韦耳把电磁场和时空的尺度变换相联系；T.F.E.卡鲁查和A.克莱因则把电磁势当作五维时空度规张量的部分分量；而爱因斯坦则将时空的度规或联络从对称的推广为不对称的，然后把不对称部分同电磁场联系起来。
物理学的几何化，可说是早期统一场论研究的一大特色，此外，所有这些理论方案都只考虑经典场论（即宏观的引力和电磁现象），没有涉及场的量子效应。
经过大约20年的努力，所有统一电磁场和引力场的尝试都没有获得成功，但对于数学中微分几何的发展却有很大推动。
随着量子论的兴起，物理学主流转入微观领域，早期统一场论的研究到30年代末渐趋衰落，只有爱因斯坦坚持不懈直至逝世。
物理学的统一理论
物理学的统一场理论云南曲靖曲煤焦化黄兆荣一、概述：统一场理论是将宇宙中四种基本力：即引力、电磁力、强力、弱核力统一成一种力，强力最早认识到的质子、中子间的核力属于强相互作用力，是质子、中子结合成原子核的作用力，后来进一步认识到强子是由夸克构成的，强相互作用力是夸克之间的相互作用力。
强相互作用力最强，也是一种短程力。
强力是作用于强子之间的力，是所知四种宇宙间基本作用力最强的，其作用范围在10-15m范围内。
强相互作用克服了电磁力产生的强大排斥力，把质子和中子紧紧粘合为原子核。
强力是强大的引力，是质子和中子之间强大的引力，质子和中子还有小的斥力，如果没有斥力作用，那么质子和中子就成为一体了，要么是质子，要么是中子。
质子和中子之间还是有距离的，有空隙，那么就有物质，这种物质与原子核和电子之间的物质是同一种物质，与夸克之间的物质也是同一种物质，是电磁物质，只要有空隙的地方都有电磁物质，当然已经知道的这些粒子都是电磁物质的集合（聚集）。
弱核力是造成放射性原子核或自由中子衰变的短程力，作用于所有物质粒子，而不作用于携带力的粒子。
1967年伦敦帝国学院的阿伯达斯·萨拉姆和哈佛的史蒂芬·温伯格提出了弱作用和电磁作用的统一理论，弱核力（弱力）是电磁力。
是电子与质子之间的相互作用力，有引力也有斥力，二者之间也是有空隙（空间），空间中就有物质，当然也是电磁物质。
电磁力是处于电场、磁场或电磁场的带电粒子所受到的作用力。
引力，是指具有质量的物体之间加速靠近的趋势，任何两个物体之间都存在引力,任何两个物体之间都存在这种吸引作用.物体之间的这种吸引作用普遍存在于宇宙万物之间,称为万有引力。
质量表示物体惯性大小的物理量。
数值上等于物体所受外力和它获得的加速度的比值，有时也指物体中所含物质的量。
物质指不依赖于人们的意识而存在，又能为人们的意识所反映的客观实在。
是由原子、分子组成的。
分子是由组成的原子按照一定的键合顺序和空间排列而结合在一起的整体。
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2π
d
d a
P122习题13．17 如题13.17图所示，长度为2b 的金属杆位于两无限长直导线所在平面的正中 间，并以速度v平行于两直导线运动．两直导 线通以大小相等、方向相反的电流，两导线相 距2a．试求：金属杆两端的电势差及其方向．
AB
a b Iv 1 0 Iv a b 1 0 (v B) dl B A ( )dr ln A a b 2 r 2a r ab B
b
N
S
当回路 1中电流 发生变化时，在回路 2中出现感应电流。
1
Φm 2 G
ε
R
1、产生感应电流的五种情况 1、磁棒插入或抽出线圈时，线圈中产生感生电流； 2、通有电流的线圈替代上述磁棒，线圈中产生感生 电流； 3、 两个位置固定的相互靠近的线圈，当其中一个线
圈上电流发生变化时，也会在另一个线圈内引起电流；
0
解： d ( v B ) dl
vB sin 90 dl cos( 90 )
0
vB
dl
Bv sin dl
Bv sin dl
BvL sin
L
v
B
典型结论
BvL sin
L
特例
B
v
v
B
v
MeN
a b
NoM
MeN MN
U MN
0 Iv a b vB cos dl ln 0 a b 2 ab
0 Iv a b ln 2 a b
电动势的方向沿NeM方向； （电压 ）M点电势高于N点
P122习题13．15 如题13-15图所示，长直导 线通以电流I=5A，在其右方放一长方形线圈， 两者共面．线圈长b=0.06m，宽a=0.04m，线 圈以速度v=0.03m· s-1垂直于直线平移远 离．求：d=0.05m时线圈中感应电动势的大小 和方向． A 0 I 1 (v B) dl vBb vb D 2d C 0 I 2 (v B) dl vb B 2π (a d ) 0 Ibv 1 1 1 2 ( ) 1.6 10 8
由电动势定义
i
a
Ek dl
e
运动导线ab产生的动生电动势为
i Ek dl (v B) dl
b
动生电动势与非静电场强的积分关系
一般情况
导线上各长度元 dl上的速度 v 、 B 各不相同
导线是曲线 , 磁场为非均匀场。
dl 上的动生电动势 d i (v B ) dl
闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的 磁场来阻止或补偿引起感应电流的磁通量的变化。
楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象上的具体体现。
感应电流的效果反抗引起感应电流的原因
a
f
感应电流
产生
阻碍
导线运动
v
感应电流
bBiblioteka 产生 阻碍磁通量变化
磁悬浮列车
首 页 上 页 下 页退 出
教学基本要求
一 掌握并能熟练应用法拉第电磁感应 定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明 其方向. 二 理解动生电动势和感生电动势的本 质.了解有旋电场的概念.
三 了解自感和互感的现象,会计算几何 形状简单的导体的自感和互感.
教学基本要求
四 了解磁场具有能量和磁能密度的概 念, 会计算均匀磁场和对称磁场的能量.
E感生 0 感生电场的方向与回路的绕行方向一致 E感生 0 感生电场的方向与回路的绕行方向相反
例13-7 如图半径为R的无限长直螺线管电流线性 增加，已知dB/dt, 求金属棒ab内的感生电动势 解：补上两个半径oa和bo 与ab构成回路obao
d i ob ba ao dt 因为 d ao E感生 dl 0 d ao E感生 dl 0
d m 0 i0 l1 h l 2 i ln cos t 2 h dt
i > 0
i <0
由增,反.减,同.判定
i i
L
I
ds
h a d l2
l
o
x
在无限长直载流导线旁有相同大小的四个 矩形线圈，分别作如图所示的运动。 判断回路中是否有感应电流。
思 考
五 了解位移电流和麦克斯韦电场的基 本概念以及麦克斯韦方程组（积分形式） 的物理意义.
激发电场和磁场的根源—电荷和电流是相互关 联的，这就启迪我们：电场和磁场之间也必然 存在着相互联系、相互制约的关系。电磁感应 定律的发现以及位移电流概念的提出，阐明了 变化的磁场能够激发电场，变化的电场能够激 发磁场，充分揭示了电场和磁场的内在联系及 依存关系。
?
非静电力
产生
动生电动势
a
G
v
i
b
l
动生电动势的成因
导线内每个自由电子 受到的洛仑兹力为
a
+++ + +
f e(v B )
非静电力
它驱使电子沿导线由a向b移动。
f
B v
b
由于洛仑兹力的作用使 b 端出现过剩负电荷， a 端出现过剩正电荷 。
(b)用右手螺旋法则定出回路所围面的 法线方向,即 dS 的方向
（c）计算磁通量及随时间的变化 （d）计算环路积分，利用 B E d l d S 感生 o t L S r
计算出 E感生
感生电动势 非静电力 感生电场力
由电动势的定义 i E涡 dl
L
由法拉第电磁感应定律
d 涡 dl dt L
d 涡 dl dt L
S
B dS t
d ( dS ) S dt
整个导线L上的动生电动势
i d i ( v B ) dl
L
i v B dl
b
a
dl
方向。 d l （1）规定一积分路线的方向，即 方向 v B （2）任取 dl 线元，考察该处
问题的提出
1831年法拉第
实验
电 流
产 生
磁 场
?
电磁感应
闭合回路
m 变化
产生
感应电流
作业：
P121：
13-13 13-15 13-19
13-1 电磁感应定律
一.法拉第电磁感应定律
S
N
G
a
b
v
a
讨论
B L E涡 dl S t dS
1） 此式反映变化磁场和感生电场的相互关系， 即感生电场是由变化的磁场产生的。 2） S 是以 L 为边界的任一曲面。
S
S 的法线方向应选得与曲线 L
的积分方向成右手螺旋关系
S
L
B 是曲面上的任一面元上磁感应强度的变化率 t
在导线内部产生静电场 E
方向ab
a
+++ + +
Fe
电子受的电场力
Fe eE
平衡时
Fe f
f
B v
b
此时电荷积累停止，ab两端形成稳定的电势差。 洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因.
动生电动势的公式 非静电力 f e(v B ) f 定义 E k 为非静电场强 E k vB
U AB
0 Iv a b ln ab
二、感生电动势和感生电场
1、感生电动势 由于磁场发生变化而 激发的电动势
S N G
动生电动势
电磁感应 感生电动势
非静电力 非静电力
洛仑兹力
?
2、 麦克斯韦假设： 变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状的电场，
称为涡旋电场或感生电场。记作 E 涡或 E 感
b
求动生电动势的一般步骤：
B
v
以及 (v B) dl 的正负 a （3）利用 i v B dl 计算电动势
说明电动势的方向与积分路线方向相同 说明电动势的方向与积分路线方向相反
i 0 i 0
均匀磁场
例
平动
求:
已知: v , B , , L
感应电流
i N d Ii R R dt
在t1到t2时间间隔内通过导线任一截面的感应电量
(dq I i dt )
q
t2
I dt
i t1
1 d 1 2 dt d t1 R dt R 1
t2
1 ( 1 2 ) R
二、楞次定律 (判断感应电流方向)
V
V
I
V
(a ) 0
(b) 0
(c )
0
(d ) 0
两类实验现象
导线或线圈在磁场中运动 线圈内磁场变化 感应电动势
动生电动势
感生电动势
产生原因、 规律不相同 都遵从电磁感应定律
13-2
动生电动势与感生电动势
一、动生电动势