物理動量定理和動能定理?如何求解勻速運動點電荷的電磁勢？為什麼說電磁勢可構成闵氏空間的四維矢量？9月11日，《張朝陽的物理課》第八十三期開播，張朝陽帶網友複習了光速不變與牛頓力學的矛盾，指出研究電磁理論在坐标變換下的表現的重要性，我來為大家講解一下關于物理動量定理和動能定理?跟着小編一起來看一看吧!

物理動量定理和動能定理

如何求解勻速運動點電荷的電磁勢？為什麼說電磁勢可構成闵氏空間的四維矢量？9月11日，《張朝陽的物理課》第八十三期開播，張朝陽帶網友複習了光速不變與牛頓力學的矛盾，指出研究電磁理論在坐标變換下的表現的重要性。

首先，他寫出勻速運動點電荷的電荷密度與電流密度，利用上節課求出的電磁勢一般解的表達式，直接計算出運動電荷的電磁勢，并與點電荷共動坐标系下的電磁勢作對比。接着，假設電磁勢可構成四維矢量，并利用洛倫茲變換求得運動電荷的電磁勢，發現與直接用電荷電流密度的計算結果一緻。

麥克斯韋方程組導出了随參考系不變的光速，使得人們假設存在以太這一介質，但邁克爾遜－莫雷實驗否認了以太的存在，這動搖了整個牛頓力學框架。愛因斯坦認為麥克斯韋方程組在所有慣性系都适用，承認了光速在不同慣性系下都是同一個值，這直接導緻了全新物理的産生。張朝陽這節課就帶領網友來研究電磁理論在坐标系變換下的表現，具體的計算例子是一個勻速運動的點電荷産生的電磁勢。

勻速運動點電荷對應的電荷密度隻在電荷所在處不為零，可以用δ函數來描寫，将電荷密度代入上節課求得的電勢的一般表達式，并利用δ函數的性質，可以完成積分得到x軸上的電勢。在與電荷共動的參考系下也容易求得對應的電勢，發現它們不相等，而是相差一個關于運動速度的常數。

勻速運動點電荷的電流密度等于電荷密度乘以速度，代入磁矢勢的一般表達式，可知磁矢勢的y分量與z分量都是零，完成δ函數的積分後可以得到磁矢勢在x軸上的x分量。根據磁矢勢的性質，可知x軸上的磁場為零，并且電場隻有x分量。在共動坐标系下計算電場發現，兩坐标系下的x軸上的電場一緻。

除了上述利用電磁勢的一般表達式來計算之外，張朝陽還利用電磁勢的四維矢量性質來進行計算。四維矢量的零分量是電勢，而三分量是磁矢勢，由于四維矢量在參考系變換下滿足洛倫茲變換，所以張朝陽先求得共動坐标系下的靜止點電荷電磁勢對應的四維矢量，然後利用洛倫茲變換求得運動點電荷的電磁勢，發現計算結果與直接利用電磁勢一般表達式的計算結果一緻。

截至目前，《張朝陽的物理課》已直播八十餘期，直播風格獨樹一幟：注重推導，通過一步一步詳盡的數學計算，推導出相關的物理公式，把每個公式從頭到尾拆解得十分清晰。在直播方面，搜狐視頻正打造知識直播平台，邀請各個科學領域頭部主播入駐，進行科普知識直播。

來源： 光明網

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