场与实物相互作用时牛娜三定律的适雕.pdfVIP

36卷第 6期 物 理 教 学 VoI_36No．6 2O14年 6月 PHYSICSTEACHING Jun．2014 场与实物相互作用时牛顿第三定律的适用性 王忠明 (张家港市外国语学校 江苏 215600) 摘 要 本文通过探讨物质 的两种表现形式，明确 了两个能各 自产生场 的、未相互接触的实物之间并没有相互作用 ，真 正产生相互作用的是一个实物产生的场与另外一个实物 。场与实物之间的相互作用满足牛顿第三定律 ，而没有相互接触的 实物之间因为没有相互作用而无从谈起牛顿第三定律的适用性 问题 。 关键词 牛顿第三定律 场 实物 相互作用 文章编号 1002—0748(2014)6—0062 中图分类号 G633·7 文献标识码 B “大量事实表明：两个物体之间的作用力和反作 磁铁的S极受到竖直 向上 的磁场力，由于通电直导 用力总是大小相等 ，方向相反 ，作用在 同一直线上。 线产生的磁场在磁铁 N极处强于 S极处，因此磁铁 这就是牛顿第三定律 ”。这也是人教版课本 《物理 整体受到的磁场力应为竖直向下的力 F。在这个 (必修 1)》关于牛顿第三定律的表述 。这个表述 中 例子中尽管不能判定力 F和F 的大小是否相等 ，但 的 “大量事实”课本上用的都是相互接触的两个物 可 以明显地看出这两个力不在同一直线上。也就是 体 ，即两个物体之间发生的是接触力 。同样的 “大量 说磁铁与电流之间的相互作用力不一定满足牛顿第 事实”表明，不相互接触 的物体之间也有相互作用 三定律 。 力 ，它们之间的作用力与反作用力是否也符合牛顿 2．电流与 电流之 间的相互作用 第三定律呢?下面就电磁场和万有引力场中物体之 为了讨论问题方便 ，我们只讨论两个 电流元之 间的相互作用作一些定性或半定量 的探讨。 间的作用力。如图2所示 ，设有一对相互垂直的电 一 、 通过电磁场作用的两物体之间的 流元 (I，dz)、(I，dl)，两者间的距离为 r。根据安 牛顿第三定律适用性 问题 培定律可知，电流元 1给电流元 2的作用力 dF = 1．磁铁与 电流之 间的相互作用 0，而 电流元 2给 电流元 1的作用力 为 dF。一 磁铁和电流都能在其周围产生磁场。磁场对磁 k ，方向如图2所示 。从这个例子中可以 铁一定有作用力 ，对不与磁场平行 的电流也有安培 r 力作用。那么磁铁与电流之间的相互作用是否满足 看出电流元之间的相互作用不一定满足牛顿第三运 牛顿第三定律呢?下面举一个例子来说明。 动定律。对此 ，赵凯华教授在其编著的 《新概念物理 如 图 1，一条形磁铁放在水平桌面上。在磁铁 教程 电磁学》第二版中是这样解释的：实际中不存 的正左侧水平放置一垂直纸面 的通 电直导线，导线 在孤立的电流元 ，它们总是 闭合 回路的一部分。可 中的电流方 向如图所示 。图中带箭头的实线为描述 以证明：若将电流元受到 的安培力沿闭合回路积分， 磁铁磁场的磁感线，带箭头 的虚线为通 电直导线 工 得到的合成作用力总是大小相等 、方 向相反 的。从 的磁感线。由分析可知，通电直导线受到竖直 向上 这段论述可以看出赵凯华教授认为电流间的相互作 的安培力 F。磁铁的N极受到竖直 向下的磁场