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关于卡文迪许的实验

(2012-03-19 21:54:25)
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涡流和万有引力常数

 

   卡文迪许扭秤实验得出了万有引力常数,同时也验证了牛顿的“万有”理论。卡文迪许扭秤实验的那个年代还未发现电磁感应现象,所以这个实验中没有考虑到地球磁场对扭秤中铁球的影响。

那么到底地磁场会不会影响扭秤实验呢,从而使卡文迪许出现了误判,本文认为的确存在这种情况,“卡文迪许扭秤实验中的铁球与地磁场发生电磁感应现象,从而使大小铁球带电,大小铁球体积不同,质量不同,发生电磁感应现象后所带电量也不同,这就直接导致当两个铁球相互靠近时,会发生相互吸引的现象,这种现象和带电的玻璃棒吸附小金属片的现象是同一类型的现象”

   现在最主要的问题,也是最需要搞清楚的问题集中在卡文迪许实验中的铁球(或者说金属球)是如何与地磁场相互作用的??能不能设计个实验来模拟地球和地磁场的旋转,从而看看和磁场同步旋转的金属会不会产生感应电流(或者是感应电动势)。

   在展开讨论这个问题前,先自己指出自己文中的一些不妥的观点。之前认为,地球高速自转,从而地球表面的金属在切割地球磁力线,卡文迪许扭秤中的铁球在切割地球磁力线,这种说法是不妥的。这种说法的前提是,地球的磁场(或者说磁力线)不是跟着地球同步自转的,它是相对静止的,这样才会产生切割磁力线的效果。我之所以一开始认为地球自转时,磁力线不跟着同步转,原因有两个:1,法拉第的转盘实验(不同于法拉第发电机),在这个是实验中,磁通不变化,却有感应电流产生,法拉第解释这个现象时,一度认为磁力线固定于空间,不跟随磁铁一起同步旋转,而是静止的,最后这个问题还是悬而未决。2一个圆柱形的条形磁铁在绕着它的纵轴旋转时(和地球类似但有区别,地球不是绕着磁轴转的,而是地理轴,地磁轴和地理轴有一个夹角。)磁铁旋转时的磁场效果和磁铁静止时磁场效果是一样的。 以上两个因素让我对旋转的条形磁铁产生了误判,对旋转的地磁场产生了误解。

   最后我综合多方面的实验和生活现象推断(这里不展开说了),磁铁和它的磁力线应该是同步运动的,不管是平动还是转动,磁铁和磁场总是一一对应的,这也就是通常我们对磁铁和磁力线的认识。

 

   回到正题,既然地球磁力线和地球(或者说地磁体)是同步自转的,卡文迪许扭秤中的铁球和地球磁力线应该是相对静止的,它们不存在切割的问题,地磁场的变化也是缓慢的,地球上同一地点上的磁场强度是基本不变的(就是变化也变化的很缓慢),从这种分析来看:1,卡文迪许扭秤中的铁球没有明显的切割地球磁力线。2地球磁场相对稳定,用磁通量变化来解释铁球会存在感应电流,这种解释也不合适。

    那么卡文迪许铁球中到底会不会存在感应电流呢(或者是感应电动势)我们要搞清楚这个问题,唯一的方法就是实验验证,用一个圆柱形的条形磁铁来模拟地球的自转,然后让一根金属导线和条形磁铁同步自转,看看在这种情况下,导线中会不会产生感应电流。

    如果实验做得再仔细一点,那就让条形磁铁完全还原地球的旋转状态,也就是地磁轴和地理轴有一定夹角,实验中不是绕着条形磁铁的中心磁轴转,而是另有一根轴来模仿地理轴的转动,这时候再来看看,和它同步自转的导线中会不会有感应电流产生。

    和磁铁同步旋转的实验,法拉第有做过,之后还有肯纳德(1917)实验和缪勒的实验(1987),这些实验其实都很有意义,只是未受到后人足够的重视。为了搞清楚电和磁的问题,最近在网上看了很多的资料,可惜个人能力和时间有限,还是有许多的问题未能弄明白,但是很开心的是,我发现了在国内有人也在研究这个问题,他们所做的这方面工作都非常的出色,张建军,愚石,等等。

    关于卡文迪许的实验

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