[西大学报]让新理论“磁场同向相斥，逆向相吸”走进大中学课堂

wsdwsd · 发表于 2008-12-7 17:02:05

约1991年公开，已发表于《广西大学学报(自然科学版)》第24卷增刊(1999年6月)第161页，本版最后更新日期：2008年11月30日
收录的书籍：《中国新世纪发展战略研究》(人民政协报事业发展部)、《当代中国人才库》(中国改革发展丛书编纂委员会)
注：文中“磁力线”即“磁感应线”

磁场的方向与作用

吴绍东
（网址http://ijkijk.com/w，邮箱wsdwsd@tom.com，QQ732838184，手机13878790500）

摘要：提出“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”原理，令“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”观点错误明显，认为磁极并非物质，更无磁单极。
关键词：磁场；磁极；磁力
分类号：Ｏ482.51

磁场是磁源相互作用的媒介，磁源的相互作用效果与磁场的方向关系直接相关，本文所提出的“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”原理是一个既可用于判断、也可用于分析磁场之间的相互作用现象的较为根本的电磁学原理。有了“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”原理，则“楞次定律”、“左手定则”、“右手定则”、“右手螺旋法则”、“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”等一系列的除安培定则外的一切判断方法皆可以不再运用（从不同的书籍中可看到电磁学中的各种手法之规则名目较多且称谓交错，所以本文所提及的定则法则等未必是大家所理解的定则法则，总之我们只需保留安培定则即可）。法拉弟告诉我们磁源是通过磁场而相互作用的,而本文则会告诉我们磁场之间是如何而相互作用的。
理论是有限实践与主观判断的结合体，我们更应该将理论理解为一种人为的发明而非一种发现。在“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”的认识下，“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”观点的错误显得非常明显，其曲解了磁体间的相互作用现象，且对一些实验所作出的判断明显与事实相违背。“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”这一片面认识还将科学引向了复杂，导致了怪异问题的产生——为什么磁铁两极不可分割？是否存在磁单极？“磁单极”是一个从错误的认识中所诞生出来的虚有产物，或许将磁体的两个磁极合称为一个名称更为合理。

1、同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引
我们可以根据磁源的磁场的相互“接触”处的方向来判断、分析磁源之间的相互作用现象，即：“相触”磁场同向则相斥、逆向则相吸。
如图1，两电流方向相同的导体，会由于它们的磁场的相互“接触”处相互逆向而互相吸引，即“逆向磁场互相吸引”。且相互逆向的磁场会由于互相吸引的原因而“拼合”起来（如图2）。在此，我们可以认识到“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”原理不仅可以用于判断磁体之间的相互作用效果，其还是我们用于描述磁场的变化、形成、形态的理论工具。再有，“相互吸引的磁场会拼合起来”的现象还表明了“磁力线之间并不存在互相交差的机会”，亦即是证明了电磁学中“磁力线永不相交”观点的合理性。
由安培定则判断可知，图3所示的运动正电荷所产生的磁场与其所进入的磁场的左侧是相互逆向的、右侧是相互同向的。根据“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”原理可知，此电荷会在磁场相互“吸”、“斥”的共同作用下作向左偏转运动。在此，“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”原理不仅可以用于判断运动电荷的受力方向，还体现出了所受的力是一个磁场相互“吸”、“斥”的合力。
如图4，磁铁对环形线圈作靠向运动，试判断此环形线圈的感应电流方向。根据“作用与反作用原理”（楞次定律是“作用与反作用原理”在磁场中的一种表达方式。在运用“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”原理判断、分析电磁感应现象时，可以直接利用更具普遍性的“作用与反作用原理”，可以不采用楞次定律的协助来理解电磁现象）可知，此环形线圈周围会感应出阻碍磁铁的磁场运动的感应磁场，结合“同向磁场互相排斥”原理分析可知，此环形线圈周围所感应出的感应磁场的方向的上部为逆时针方向，下部为顺时针方向。再经安培定则（右手伸直的拇指所指方向为电流方向，弯曲的另外四指所指方向为磁场方向）判断即可知道此环形线圈的感应电流方向。
通过以上分析可知，“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”所指的不是同一磁力线上相邻两点之间的关系。而是指：分别在相邻两磁力线上的具相互接触关系的两点方向同向则相斥，逆向则相吸。受力方向垂直于两磁力线的相互接触点的切线。
在运用“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”时请注意理解好“磁力线永不相交”观点。“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”不是“超距作用观”，其相互作用的条件是“具相互接触关系”。

2、同极既相斥又相吸，异极亦既相斥又相吸
电磁学中有“磁极”与“磁矩”两种不同观点，但我们是否已经注意到“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”这一观点其实是片面、错误的呢？在本文所提出的“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”的认识下，“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”这一观点的错误显得非常明显。以下以简例作宏观性简述。
如图5 ,在“逆向磁场互相吸引”的认识下，我们便能够轻易地发现B点与D点之间其实是互相吸引的关系……当然我们也可以根据“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”原理来分析：由于B点的电流方向与D点的电流方向皆垂直纸面向里，所以B点与D点之间是互相吸引的关系，同理A点与C点之间也是互相吸引的关系……
为什么“磁铁两极不可分割”？很简单，因为D、E、F、G、H处的电流方向皆垂直纸面向里，根据“同向电流互相吸引”可知，D、E、F、G、H之间皆是互相吸引的关系……
通过以上分析可知，图5中左边一块磁铁的下侧各处与右边一块磁铁的上侧各处实质上皆是互相吸引的关系，同理左边一块磁铁的上侧各处与右边一块磁铁的下侧各处也都是互相吸引的关系……由此可见，相同磁极之间实质上是既相斥又相吸的关系，不同磁极之间实质上也是既相斥又相吸的关系。
对于天然磁铁，我们也可依据“分子电流说”作出上述分析。
如图6,“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”观点会认为，由于相同磁极互相排斥，所以在磁铁的N极与磁针的N极之间发生的是一个互相排斥的事件……所以磁针会逆时针转动90度。而“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”观点则会认为，由于逆向磁场互相吸引，所以在磁铁的N极与磁针的N极之间所发生的其实是一个互相吸引的事件，互相吸引事件导致了磁针的左侧磁场与磁铁的上侧磁场互相吸引、并合起来……所以磁针会逆时针转动90度。由此我们看到这样一个事实——“同极相斥，异极相吸”把事实上是互相吸引的区域错误地解析为互相排斥的区域，把事实上是互相排斥的区域错误地解析为互相吸引的区域——这是建议从大中学课本中删去“同极相斥，异极相吸”观点的第一理由。
如果我们从受力角度来分析图6例就会发现，两种观点对受力性质及受力方向的理解作出了相反的分析。“相同磁极互相排斥”认为磁铁的N极对磁针的N极所施加的力是一个“方向向上的排斥力”，而“逆向磁场互相吸引”则相反地认为磁铁的N极对磁针的N极所施加的力是一个“方向向下的吸引力”……“同极相斥，异极相吸”观点已经错误地曲解了磁体间的吸、斥关系。
如图7，当磁铁Q沿虚线j 向放置于平整桌面上的磁铁K靠近时，K会向何方向滚动？如果按“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”来分析，则是：Q的N极对K的N极有一个方向指向左上方的排斥力，K应会向左滚动。如果按“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”来分析，则是

的上侧磁场对K的右侧磁场有一个方向指向右上方（或正上方、近正上方）的排斥力，对K的左侧磁场有一个方向指向右下方的吸引力，K应会向右滚动。实验表明：当Q大约（具体与两磁铁有关）在虚线i 与j 之间的范围内靠近K时，K皆会向右滚动，“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”观点是与实验事实相矛盾的；当Q大约（具体与两磁铁有关）在虚线i 的左侧或虚线j 的右侧的范围内靠近K时，K会受到向左滚动的力，“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”观点此时巧合于实验事实，而“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”原理皆能很好地解释实验事实。若将磁力较强的磁铁K，Q拿于手上做实验，可以明显地感受到上述磁力现象的力的“吸”、“斥”关系。

3、磁单极是错误认识的虚有产物
见自《电磁学》(王楚、李椿、周乐柱编，北京大学出版社出版，2004年2月第4次印刷)第21页的一段话——早期对磁现象的研究主要是用天然磁铁进行的，通过观察，人们认识到磁铁有两极：指向北方的叫北极；指向南方的叫南极。磁棒的磁性与电偶极子的电性有类似之处，人们由此设想在磁棒的两端分别聚集了两种不同性质的磁荷，也曾提出过磁荷的库仑定律，并在此基础上建立了磁场的概念，定义了磁场强度矢量H。
我们应该将“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”定性为一个不严谨的认识，还是定性为一个错误的认识呢？笔者认为应将“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”认定为一个错误的认识。因为正是由于前人认为“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”是正确的，所以才会去推想“磁单极”的存在，才会导致了怪异问题的产生——为什么磁铁两极不可分割？是否存在磁单极？如果我们早已基于“同极既相斥又相吸，异极也既相斥又相吸”的认识的话，我们的前人还会去预言“磁单极”的存在？“磁单极”的概念还会产生？今天的科学界还用得着争论“磁单极”？笔者常想，今天仍寻找“磁单极”的科学家是否已注意到“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”之不妥当了呢？笔者认为“磁单极”不过是一个从错误的认识中所诞生出来的虚有产物而已。
（1）磁极并非物质
如果我们把通电环形线圈拉直，那其的两个磁极便不存在了，磁极显然是由磁场的“特殊流向”所围成的一种物理现象——是磁场围成了磁极，不是磁极生产出磁场。既然磁极并非物质，就不应存在物质的磁单极。我觉得或许把磁铁的两个磁极合称为一个名称（如“磁陷流”）更为合理。
（2）同极既相斥又相吸，异极也既相斥又相吸
前人由于基于“同性磁极互相排斥，异性磁极互相吸引”这样的片面认识而预言了“磁单极（磁荷）”的存在，并推想“磁单极”如同电荷一样存在着正磁荷及负磁荷，并参照电荷提出了磁荷的库仑定律及定义了磁场强度等，为磁荷打造了一系列的数学式。
而本文认为实质上相同磁极之间是既相斥又相吸的关系，不同磁极之间也是既相斥又相吸的关系——假若之前人们早已认识了“同极既相斥又相吸，异极也既相斥又相吸”的话，我想就不会有谁去预言“磁单极”的存在，那“磁单极”的概念也就不会产生，那科学界今天也就用不着为“是否存在磁单极”的问题而争论了。
（3）磁场是有向无性的
推想中的磁单极（磁荷）是“同种磁荷互相排斥，异种磁荷互相吸引”的、在自然界中是存在着正磁荷及负磁荷的、正磁荷理所当然地产生着正磁场、负磁荷理所当然地产生着负磁场——这实则意味着认为存在着“两种性别”磁场了。
我们想想，如果“磁荷同性相斥，异性相吸”是正确的话，那磁场也就必需遵守“同性相斥，异性相吸”这一规律，否则“磁荷同性相斥，异性相吸”就无法成立。
而我们的实验都在表明，要令两个“同性”的磁场互相吸引，我们只需调转其中一个磁场的方向即可……
笔者认为磁场是一种有向无性的方向场，磁体（磁场）的吸、斥关系决定于磁场的方向，磁场并无正与负的分别，也就不可能存在具有正、负区别的磁单极。
一些读者在支持本文所提出的“磁场同向相斥，逆向相吸”观点的同时，也认为磁单极是有存在的可能性的。而笔者觉得“磁单极”之说其实就是“磁的两性说”，“磁场同向相斥，逆向相吸”之说其实就是“磁的无性说”，二者应是互不相容的。

4、建议
“将一块磁铁涂成两种颜色来标识不同的磁性”就是对磁现象错误认识的一个历史见证。笔者认为磁极的提法容易使人理解为“磁极是一种物质”，为了更便于人们对电磁现象的准确理解及减小对科学的误导，或许把磁铁的两个磁极合称为“磁陷流”或者其它名称更为合理，“磁陷流”的方向可以以“·”、“×”标注于磁铁两端。
磁力线不是真正存在的线，它是对磁场的一种形象表达方式，磁力线可考虑改称为“磁场状态表达线（磁态线）”。

xull127 · 发表于 2008-12-8 08:14:02

顶起，加油..............

wsdwsd · 发表于 2008-12-8 18:36:36

《磁场的方向与作用》内容提要

1.建立磁学基础原理——“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”——这一命题应至少具有楞次定律、安培定则等类似的地位。
2.对相互作用磁场的演化过程作出宏观描述及理解,互相吸引的磁场会互相拼合起来。
3.证明“磁力线永不相交”观点的正确性。
4.可以不再运用“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”、“楞次定律”以及“右手螺旋法则”、“左手定则”、“右手定则”等一系列的手则（从不同的书籍中可看到电磁学中的各种手法之规则名目较多且称谓交错，所以本文所提及的定则法则等未必是大家所理解的定则法则，总之我们只需保留安培定则即可）。
5.在“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”的认识下，“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”观点的错误显得非常明显，其曲解了磁体间的相互作用现象，把事实上是互相吸引的区域错误地解析为互相排斥的区域、把事实上是互相排斥的区域错误地解析为互相吸引的区域，其是一个与“分子电流说”及“同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”相矛盾的观点。
6.“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”这一片面、错误的认识将科学引向了复杂，导致了怪异问题的产生——为什么磁铁两极不可分割？是否存在磁单极？
7.“磁铁两极不可分割”现象得到了很好的理解。
8.前人之所以预言“磁单极”的存在，是由于基于“同性磁极互相排斥，异性磁极互相吸引”这一片面的认识。如果早已认识到“同极既相斥又相吸，异极也既相斥又相吸”的话，那“磁单极”的概念就不会产生。“磁单极”是一个从错误的认识中所诞生出来的虚有产物。
9.是磁场围成了磁极，不是磁极生产出磁场，磁极并非物质，不可能存在物质的磁单极。
10.磁场是一种有向无性的方向场，磁场并无正与负的分别，不可能存在具有正、负区别的“同种磁荷互相排斥，异种磁荷互相吸引”的磁单极。“磁单极”之说其实就是“磁的两性说”，“磁场同向相斥，逆向相吸”之说其实就是“磁的无性说”，二者是互不相容的。
11.我们应该放弃对磁单极的构想，磁铁的两个磁极应合称为一个名称（如“磁陷流”）。
12.磁力线（磁感应线）可考虑改称为“磁场状态表达线（磁态线）”。

wsdwsd · 发表于 2008-12-18 22:47:09

本帖最后由 wsdwsd 于 2008-12-18 22:49 编辑

以下内容摘自吴绍东个人论文网http://ijkijk.com/w《磁场的方向与作用》第二节
《磁场的方向与作用》已发表于《广西大学学报(自然科学版)》第24卷增刊(1999年6月)第161页

质疑磁体同极相斥、异极相吸
如图A,“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”观点会认为，由于相同磁极互相排斥，所以在磁铁的N极与磁针的N极之间发生的是一个互相排斥的事件……所以磁针会逆时针转动90度。而“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”观点则会认为，由于逆向磁场互相吸引，所以在磁铁的N极与磁针的N极之间所发生的其实是一个互相吸引的事件，互相吸引事件导致了磁针的左侧磁场与磁铁的上侧磁场互相吸引、拼合起来（如图B）……所以磁针会逆时针转动90度。由此我们看到这样一个事实——“同极相斥，异极相吸”把事实上是互相吸引的区域错误地解析为互相排斥的区域，把事实上是互相排斥的区域错误地解析为互相吸引的区域。
如果我们从受力角度来分析图A例就会发现，两种观点对受力性质及受力方向的理解作出了相反的分析。“相同磁极互相排斥”认为磁铁的N极对磁针的N极所施加的力是一个“方向向上的排斥力”，而“逆向磁场互相吸引”则相反地认为磁铁的N极对磁针的N极所施加的力是一个“方向向下的吸引力”……“同极相斥，异极相吸”观点已经错误地曲解了磁体间的吸、斥关系。

如图7，当磁铁Q沿虚线j 向放置于平整桌面上的磁铁K靠近时，K会向何方向滚动？如果按“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”来分析，则是：Q的N极对K的N极有一个方向指向左上方的排斥力，K应会向左滚动。如果按“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”来分析，则是

的上侧磁场对K的右侧磁场有一个方向指向右上方（或正上方、近正上方）的排斥力，对K的左侧磁场有一个方向指向右下方的吸引力，K应会向右滚动。实验表明：当Q大约（具体与两磁铁有关）在虚线i 与j 之间的范围内靠近K时，K皆会向右滚动，“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”观点是与实验事实相矛盾的；当Q大约（具体与两磁铁有关）在虚线i 的左侧或虚线j 的右侧的范围内靠近K时，K会受到向左滚动的力，“相同磁极互相排斥，不同磁极互相吸引”观点此时巧合于实验事实，而“同向磁场互相排斥，逆向磁场互相吸引”原理皆能很好地解释实验事实。若将磁力较强的磁铁K，Q拿于手上做实验，可以明显地感受到上述磁力现象的力的“吸”、“斥”关系。

[西大学报]让新理论“磁场同向相斥，逆向相吸”走进大中学课堂

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