电磁场与力在参考系变换下怎么改变？《张朝阳的物理课》探讨洛伦兹力的本质

在参考系的变换下，电磁场与力是怎么改变的？洛伦兹力本质上只是另一个参考系的电场力？9月18日，《张朝阳的物理课》第八十五期开播，张朝阳带领网友一起探讨洛伦兹力的本质。

直播中，张朝阳介绍了匀速运动电子的电磁场怎么求，以及一般性的电磁场在参考系变换下怎么改变，然后通过单个匀速运动电子的电磁场结果分别求出了无穷长带电导线、无穷长直线电流的电场与磁场，最后利用这些结果以及四维力的形式，成功说明了洛伦兹力只不过是另一个参考系上的电场力。

首先，张朝阳借助电磁势公式推导了匀速运动带电粒子的电磁场，并介绍了一般情况下电磁场在参考系变换下应该怎么变的公式。通过变换公式，可以很快速地从静止点电荷的电场得到匀速运动点电荷的电磁场，所得结果与直接从电磁势计算得到的结果是一致的。

在得到匀速运动带电粒子的电磁场公式之后，将这些公式运用到了匀速运动的无穷长带电直线上，通过积分求出了无穷长带电直线的电场与无穷长直线电流的磁场。张朝阳介绍，这些结果可以分别通过高斯定理与安培环路定理求得，所得结果是一致的，由此也就验证了前面所得的匀速运动点电荷的电磁场公式的正确性。

最后，张朝阳借助一个较为特殊的中性无穷长直线电流模型以及一个与导线中的正电载流子同步运动的线外点电荷，在与线外点电荷保持静止的惯性系S’上，无穷长直导线不再是电中性的了，点电荷只受到电场力的作用。通过四维力的洛伦兹变换规则，张朝阳成功地将S’上点电荷的电场力变换成了最开始的惯性系中的洛伦兹力，从而说明了洛伦兹力本质上是另一个参考系中的电场力。

截至目前，《张朝阳的物理课》已直播八十余期，内容丰富、覆盖广泛，理论公式由浅入深、繁简交融。据悉，搜狐视频正持续打造知识直播平台，邀请科学领域的专业人士入驻，开展各具特色的科普直播。