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“离心球”离心运动解释的商榷

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关于“电偏转和磁偏转遵从一致的独立性原理吗?”一文的商榷河南《教学通讯》张玉林浙江洞头一中卞福豫本刊1983年第4期问题讨论栏刊登了汪昭义同志《电偏转和磁偏转遵从一致的独立性原理吗?》一文(下简称“电文”)，文章就带电粒子在速度选择器中的运动，用电场和磁场分别单独作用寸的情况进行分析，说明其遵从统一的独立作用原理。作者得出的结论是：“从运动的独立性原理来看，两种单独出现的偏转运动中，加速度，速度，位移都各自独立存在，而又随时地对应抵消，所以，不论是力的作用，还是运动的表现，都各自遵从独立性原理，两者并不矛盾，而且在一定的条件下是一致的。”笔者认为，该文所作的分析和由此得出的结论，有值得商榷的地方。矗电文”在总结带电粒子遵从力的独立作用原理时指出：如果在某一场区内，同时加上相互正交而且满足E=—VXB的匀强电场和稳恒磁场，使粒子在这样特定初始条件下射入场区，不发生偏转而沿原初速度方向直线前进，这是由于两种场作用在同一粒子上的合力为零。或者说，电偏转与磁偏转的位移互相抵消。这个分析是正确的。然而，作者在进一步分析粒子运动遵从运动的独立性原理时，却分别用粒子受电场作用的抛体运动与粒子受磁场单独作用时的匀速圆周运动进行分析，作者这样做，我们认为是欠妥的。“电文”忽视了力和位移一致独立性原理的根本条件是：共同作用在物体上的每一个力在单独作用在物体上时不能发生改变。在E=—VXB的条件下，当电场力和洛仑——3G‘一兹力同时作用在带电粒子上时，电场是一个恒力，洛仑兹力也始终是一个与电场力等值反向的恒力。而当电场不存在：只有洛仑兹力单独作用在粒子上时，由于粒子速度方向的改变，洛仑兹力的方向也在不断地发生变化，这时的洛仑茫力，已经不同于原来那个能与电场力平衡的洛仑兹力了。既然洛仑兹力已发生变化，那就淡不上是否满足力的独立作用的原理，更谈不上“力和运动的表现都各自遵从独立性原理"的问题。因为在恒定的洛仑兹力作用下所产生的位移是不可能与作为向心力的洛仑兹力作用下所产生的位移相一致的。事实上，把一个抛体运动和一个匀速圆周运动合成一个直线运动是不可能的。“电文”用粒子偏转量很小时的近似值来加以论证也是欠妥的。因为对于速度选择器来说，只要电场E、磁场B以及粒子的初速度V满足条件E=—VXB。场区的范围不论有多大，都不影响粒子在场区内作匀速直线运动，这不是一个近似条件，而是一个准确的条件。那么为什么“电文”后面附的“对照表”中关于磁偏转的偏转角以及偏转量中会出现近似的结果呢了这是作者有意选用偏转量非常小时的特殊情况企图来说明“两种单独出现的偏转运动中，加速度，速度，位移都各自独立存在，而又随时对应抵消"的结论。这样做是十分牵强的。这正好说明当洛仑兹力发生变化后，就谈不上遵从独立性原理了．而独立性原理本身本来是一个准确的结果，而不是近似的结果。