摘 要 本文针对运动电荷电磁场的相对性进行分析，研究了不同参照系中电荷的运动情况研以及不同参照系运动电场和运动磁场的相对论特性，最后对电磁场基本方程的协变性进行简单的公式推导，得出运动电荷电磁场具有相对性。
关键词 电磁场；运动电荷；相对性；参考系
中图分类号 O4 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0006-01
电磁场在科学研究及实际生产中应用广泛，同时在许多技术领域也存在问题，特别是量子光学以量子信息。随着电磁场在实际生产生活中的应用，研究其特性是物理学中至关重要的一部分。
电磁场包括电场以及磁场2个部分，它们是物质的2个方面，由于电磁场具有其自身的运动规律，所以在特定的参考系中会呈现相异的性质。而在参考系改变的时候某惯性系静止的电荷只产生静电场，不会产生磁场，但是此电荷可能相对于不同的惯性系是非静止状态，此时的电荷既能够产生电场，还能够使得磁场产生，通常情况下是从爱因斯坦的相对论理论角度来研究电磁场之间的转化问题。本文应用相关的理论及方法，研究运动电荷电磁场的相关内容。
1 电磁场的相对性变换
将各不相同的参考系中的电场及磁场之间的相对性及运动关系测量出来是电磁场的相对变换研究的主要内容，根据狭义相对论原理，对于做相对运动的各不相同的两个惯性参考系研究其所形成的电磁场之间的变化规律，因为电荷在洛仑兹变换下是不变量，所以就需要改变电场E的讨论方法。第一步，假设电场E是在惯性参考系S中测得的，那么S参考系的相对于惯性参考系就为参考系S′，参考系S′以速度v沿S参考系的x轴正向运动，其电场为E′，根据高斯定理得出电场E′的数值，图1为原理方法。
在图1（a）中惯性参考系S里包含+σ及-σ两片均匀电荷层，+σ及-σ电荷层的边长是b，和xOy平面是平行关系，它们之间可以形成匀强电场，S惯性参考系中测出的电场沿Z轴正向的，大小是E=εσ0。在图1（b）中如果以S′参考系角度来看，成正方形的+σ及-σ两电荷层将会延x′边的长度缩短为b1-β2。所以，+σ及-σ电荷层以平行四边形的形状呈现在S′参考系中。上述内容主要对两个对立参考系S和S′中电场和磁场的相对性关系进行了分析。某一靜电荷在S参考系中所产生的电场E变换为S′参考系的电场E′的过程，称为电磁场的相对性变换。下面讨论电磁场的变换问题，以下为讨论的方法：面密度是σ的一均匀的面电荷层，此项电荷层做与自身相平行运动，v为运动的速度。因电荷层在运动的时候会产生电磁场，故可以通过两个相互平行的均匀带电平面得出一般情况下的电磁场变换关系。
2 静止电荷对运动电荷的作用
为了结论的客观真实性，必须对静止电荷对运动电荷的作用问题进行详细的分析，研究两者之间的影响关系及运动关系。假如有处于静止状态的相对于参考系S，q1是其场源电荷，另一个电荷q2为检测电荷，其相对于场源电荷q1沿X轴的正向运动，速度为v，若作为S参考系的对应S′参考系也与检测电荷q2一样以速度v沿X轴的正向运动，可以得出由相对于参考系S′来说，检验电荷q2是静止的。
所以，首先将参考系S′中量电荷q1、q2的相互作用力求出，通过力的相对论关系式可将参考系S中的力的作用关系求出。因为在参考系S中场源电荷q1是静止状态，所以产生静电场，作为检验电荷的q2相对于参考系S′同样是静止状态，只有电场力的作用。结合以关系，推导出在S参考系中q1、q2的作用力，得出静止电荷对运动电荷的作用和运动速度没有关系并满足库伦定律。
3 电磁场基本方程的协变性
电磁场的协变性以及不变量在经典场理论和量子场理论中都是重要的基础，它们是相互协调一致的，仅仅只是看待角度不同，电磁场的协变性是从场方程的角度看，电磁场的不变量是从场量上去看问题。协变性是普遍的一种性质，而不变量在特殊的情况下有一定局
限性。
4 结论
本文通过研究电磁场的相对变换、静止电荷对运动电荷所产生的作用以及电磁场基本方程的协变性等内容，得出运动电荷电磁场具有相对性，静止的电荷在同一参考系中只会产生静电场，但相对于不同的参考系，静止的电荷是在做运动的，进而会有电场和磁场形成，从而会使得静电场、动电场和磁场之间相互转化。
参考文献
[1]冯建武，王金艳，黄武勋.关于电场与磁场的变换关系及其相对性[J].洛阳师专学报，1996（5）：28-31.
[2]黄永顺，李子军.相对论情形下相对静止运动电荷间的相互作用[J].漳州师范学院学报（自然科学版），2010（1）：79-82.
[3]邝向军，廖旭.运动电荷间的相互作用[J].电子科技大学学报，2003（6）：665-668.
[4]徐宽.电磁场对高速运动电荷的作用力[J].电机与控制学报，2000（2）：113-115.
[5]全泽松.电磁场理论[M].成都：成都电讯工程学院出版社，1987：296-298.
[6]赵近方.大学物理学（下）[M].北京：邮电大学出版社，2002：96-102.
[7]涂刚.电场与磁场的相对性及其应用[J].内江师范学院学报，2008（6）：38-41.
[8]程守洙，江之永.普通物理学（第二册）[M].5版.北京：高等教育出版社，2002.