下图磁铁插入或拔出闭合螺线圈时,螺线圈内部产生了电流,黑色箭头是电流方向。
由于磁场的本质是以太风,所以磁感线的方向也是以太风的方向,以太风从S极流入、从N极流出,图中可以看到条形磁铁的磁感线并不是竖直的直线,是向外发散的曲线,也就是说从S极、N极流入、流出的以太风除了在竖直上具有速度分量,在水平方向上也存在速度分量。
如上图所示,条形磁铁的N极磁场(红色)可以分解为图②竖直向下的磁场以及图③水平方向的磁场,N极磁场分解出的水平磁场是从中心指向周围各个方向的(立体图不会画,见谅),而S极磁场分解出的水平磁场是从周围各个方向指向中心的。
当条形磁铁N极插入线圈时,假设图2竖直磁场是匀强的,那么线圈内带电粒子运动方向不会发生偏转,所以不会产生电流。
假设通电导线的材质是铜,铜原子最外层只有一个电子,由于最外层电子受到原子核束缚力比较弱,可以将铜原子看作一个带负电的电子和一个带正电的铜离子。由于磁铁向下插入线圈可以等效为线圈向上运动套入磁铁,所以线圈运动方向与磁铁N极流出的水平方向磁场相垂直,相当于线圈内部的带电粒子竖直向上垂直进入水平方向磁场,由于水平磁场是从中心流向四周的(如图③红色磁感线所示),用左手定则就可以判断出带正电的铜离子的偏移方向与图③中电流方向相同,也可以判断出带负电的最外层电子的偏移方向与图③中电流方向相反,由于铜离子质量较大,移动速度可以忽略不计,也就说导线中的电流是由铜原子最外层电子的移动所产生的。但是左手定则并没有揭示电流产生的深层物理学原理,如果假设以太是存在的,就可以用《刚体粒子自旋定律》以及马格努斯效应来解释。
根据《刚体粒子自旋定律》:“刚体粒子在以太中移动时必然产生自旋,旋转轴始终与移动方向保持平行,且旋转速率始终与移动速率相同”。假设电子是刚体粒子,那么当以太风吹向电子时,电子在以太风的反方向上将具有移动速度分量和自旋速度分量(移动速度和自旋速度都是相对以太的),这部分自旋速度分量的旋转轴与以太风的方向平行。
如上图所示,电子束从阴极向阳极运动过程中会经过磁场,那么电子在磁场反方向上的移动速度、自旋分速度都与磁场风的速度相同,且旋转轴与磁场风的方向平行,通过实验观察可以发现电子向上偏转,根据马格努斯效应可以很容易判断出电子是逆时针旋转的粒子(同理根据其它带电粒子在磁场中运动时的偏转方向可以判断出带正电的反电子以及质子都是顺旋粒子,反质子是逆旋粒子)。
如果不了解马格努斯效应,也可以通过生活经验来判断,比如打过乒乓球或者经常踢足球的人基本都可以通过球体的旋转方向和运动方向来判断出它们的偏移方向,也就是说电流产生的原因是基于流体力学中的马格努斯效应,也间接的证明了以太的存在。
当水平磁场吹向上图中的切点a、切点b以及切点c处的电子时,由于电子是逆旋粒子,所以它们在磁场反方向上的移动速率和自旋速率都与磁场以太风的速率相同,且旋转轴与磁场方向平行,如上图所示,根据马格努斯效应即可判断出切点处铜原子最外层电子的移动方向(与黑色箭头相反,黑色箭头是电流方向),同理可判断出螺线圈任意一点处的最外层电子的移动方向都与图中黑色箭头相反,将自旋电子看作空气中旋转的扇叶,由于电子是逆旋粒子,可以很容易判断出以太风将从螺旋圈下方流入,从上方流出(螺线圈的下方是S极、上方是N极),也就说磁铁N极插入螺线圈时,螺线圈产生的磁场会与磁铁相互排斥;当磁铁N极从螺线圈拔出时,通过马格努斯效应可以判断出螺线圈产生磁场的方向发生了颠倒,从而互相吸引,产生“来拒去留”和“增反减同”的效果。同理磁铁S极插入和拔出线圈时产生电流的原因也可以通过马格努斯效应来解释,不过要注意的时流入S极的磁场在水平方向上的以太风分速度是从周围流向中心的(而N极的水平方向分速度是从中心流向周围的)。
条形磁场N极或S极插入或拔出闭合螺线圈时,除了产生“来拒去留”、“增反减同”的效果,还会产生“增缩减扩”的效果,如下图所示:
由于磁铁N极流出的以太风可以分解为竖直方向和水平方向的分速度,上图只考虑竖直向下的以太风,由于电子是逆旋粒子,根据《刚体粒子自旋定律》,当向下的以太风吹向线圈中的核外电子时,电子在磁场方向上的移动速率和自旋速率都等于磁场风的速率,且旋转轴总是与磁场方向保持平行,所以电子受到磁场影响后的自旋方向如上图所示为左旋(如果以电子在以太中的移动方向为观察方向,则电子永远是逆旋),由上文推理可得出电子的偏移方向为黑色箭头的反方向(黑色箭头是电流方向),也就说切点a处的电子向前运动,切点b处的电子向左运动,切点c处的电子向后运动,由于图中电子都是左旋,那么它们a电子向前运动时将向右偏转(偏向螺线圈的轴心),b电子将向前偏转(偏向螺线圈的轴心),c电子将向左偏转(偏向螺线圈的轴心),同理可以得出螺线圈任意位置内部铜原子的外层电子都将向螺线圈的轴心偏转,从而导致螺线圈的直径缩小;通过同样的方法也可以判断出当磁铁N极从螺线圈中拔出时,螺线圈的直径将增大,从而产生“增缩减扩”的效果。
由于磁铁S极、N极流入、流出的以太风还具有水平方向的分速度,用前文判断方法可以判断出当磁铁N极插入螺线圈时,产生的电流可以导致铜原子最外层电子向下方偏转,如果将螺线圈底部固定不动,此时螺线圈的长度将有所减小,磁铁N极拔出过程中螺旋圈长度将增加,S极插入过程中螺线圈长度减小,S极拔出过程中螺线圈长度增加。
总结,磁生电、电生磁、楞次定律(来拒去留、增反减同、增缩减扩)、左手定则、右手定则、右手螺旋定则的本质原理都可以通过《刚体粒子自旋定律》以及马格努斯效应来解释、验证,这些验证过程也间接的证明了以太是存在的,以太是一种流体,是由互相碰撞的光子构成,如同空气是由互相碰撞的气体分子构成。