三大守恒定律与不变性的关系
化学不变原理的例子有哪些
化学不变原理的例子有哪些化学不变原理是指在化学反应中，物质的质量、能量和元素成分总是保持不变的原理。
这一原理是由法国化学家拉瓦锡在18世纪初提出的，也是化学的基本定律之一。
下面将列举一些化学不变原理的例子。
1. 质量守恒定律：质量在化学反应中守恒不变。
例如，将25克的铁加热与氧气反应生成黑色的铁(III)氧化物产物，称为铁磁石。
反应结束后，过程中所用的铁和氧气消耗的总质量等于产生的铁磁石的质量。
质量守恒定律是化学实验中必须遵守的基本原则。
2. 能量守恒定律：能量在化学反应中守恒不变。
例如，燃烧反应是一种释放能量的反应，它们往往伴随着能量的转化。
例如，当我们在在火焰上方悬挂一个带有水的杯子，然后点燃火焰，水会沸腾并变成水蒸气。
这个过程中，火焰释放出的化学能转化为了热能，使得水蒸气温度升高。
3. 元素组成不变性：在化学反应中，元素的种类和数量总是不变的。
例如，将水加热分解为氢气和氧气的反应：2H2O(g) → 2H2(g) + O2(g)。
在这个反应中，水分子中的氢和氧的数量和比例是不变的，只是它们的化学键被打破重新排列成了氢气和氧气分子。
4. 化学计量比例：参与化学反应的物质的质量之间存在着固定的化学计量比例。
例如，当氢气与氧气反应生成水时，它们的质量之间的比例为2:1。
这意味着对于每2克的氢气，需要1克的氧气来完全反应生成水。
5. 气体摩尔体积比例：在一定温度和压力条件下，参与气体反应的气体体积之间存在着简单的比例关系。
例如，在气体的电解过程中，氢气和氧气以2:1的体积比生成。
这被称为莫尔定律。
6. 活性金属与酸的反应：活性金属与酸反应时，产生相应金属的盐和氢气。
例如，将锌放入稀盐酸溶液中，反应产生锌盐和氢气。
化学方程式可以写为：Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)。
在这个反应中，锌的元素组成以及氢气的质量保持了不变。
7. 可逆反应：某些化学反应是可逆的，这意味着反应可以在适当的条件下反向进行。
电荷的量子化电荷守恒定律
电偶极子的轴：从-q 指向+q 的矢量r0称为电偶极子的轴
（1）轴线延长线上一点的电场强度
.
+
-
当x>>r0时，x2- r0 2/4≈ x2
在电偶极子轴线延长线上任意点的电场强度的大小与电偶极子的电偶极矩大小成正比，与电偶极子中心到该点的距离的三次方成反比；电场强度的方向与电偶极矩的方向相同。
5-2 库仑定律
库仑 (Charlse-Augustin de Coulomb 1736 ~1806)
法国物理学家1773年提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法，是结构工程的理论基础。1779年对摩擦力进行分析，提出有关润滑剂的科学理论。1785~1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。他还通过对滚动和滑动摩擦的实验研究，得出摩擦定律。
续17
两个常用公式
注意前述两个推导结果
均匀带电球面的场强
续25
Q
例
解
相对于O点的力矩
(1)
力偶矩最大
力偶矩为零
(电偶极子处于稳定平衡)
(2)
(3)
力偶矩为零
(电偶极子处于非稳定平衡)
求电偶极子在均匀电场中受到的力偶矩。
讨论
三、点电荷电场强度
在真空中，点电荷Q 放在坐标原点，试验电荷放在r 处，由库仑定律可知试验电荷受到的电场力为
点电荷场强公式
Q>0，电场强度E与er同向Q<0，电场强度E与er反向。
说明：(1)点电荷电场是非均匀电场；(2)点电荷电场具有球对称性。
四、电场强度叠加原理
1、电荷离散分布
在点电荷系Q1,Q2,…,Qn 的电场中，在P点放一试验电荷q0，根据库仑力的叠加原理，可知试验电荷受到的作用力为
物理学中的守恒律与不变量
物理学中的守恒律与不变量物理学是一门自然科学，研究物质的本质和相互作用的规律。
在物理学中，守恒律和不变量是非常重要的概念，这些概念帮助我们描述物理现象，并且在很多理论和实验研究中都扮演着重要的角色。
一、守恒律的概念守恒律是指在物理世界中，某些量的总量在时间上保持不变的基本规律。
这些量可以是能量、动量、角动量、电荷、质量等等，它们都是物理学中非常基础的概念，在我们观察和研究物理世界中都扮演着重要的角色。
在守恒律的定义中，有两个关键字，一个是“总量”，一个是“时间上不变”。
这意味着在一个封闭系统中，守恒量在整个系统中的总量是不会发生变化的，这个规律在物理学中是非常严格的。
二、守恒律的种类在物理学中，有很多种不同的守恒律。
我们来看一下其中比较常见的几种。
1. 能量守恒定律能量守恒定律是指在一个封闭系统中，能量的总量始终保持不变，只能从一种形式转换成另一种形式。
例如，光能可以转化为电能，电能可以转化为热能，但总能量不变。
2. 动量守恒定律动量守恒定律是指在一个封闭系统中，物体的总动量一直保持不变。
如果一个物体的动量增加，那么另一个物体的动量就会减少，使得总动量保持不变。
3. 角动量守恒定律角动量守恒定律是指在一个封闭系统中，物体的总角动量一直保持不变。
如果一个物体的角动量增加，那么另一个物体的角动量就会减少，使得总角动量保持不变。
4. 电荷守恒定律电荷守恒定律是指在一个封闭系统中，正电荷和负电荷的总量始终保持不变。
这个定律在电磁学中非常重要。
三、不变量的概念不变量是指在某些物理变化中，保持不变的量。
不变量和守恒律有一些相似之处，但是它们之间也有一些不同之处。
守恒律是指在整个系统中，某些量的总量是不会发生变化的。
而不变量是指在一个单独的物理变化中，某些量是不会发生变化的。
举例来说，如果我们在某个位置抛出一个物体，那么这个物体在不同的时间和位置上的速度和加速度都会发生变化，但是它的动量和动能是不会发生变化的，这些量就是不变量。
经典力学三大守恒定律和条件
经典力学三大守恒定律和条件经典力学是物理学的一个重要分支，研究物体运动的规律和力的作用。
在经典力学中，有三大守恒定律，它们是动量守恒定律、角动量守恒定律和能量守恒定律。
下面将分别介绍这三大守恒定律及其条件。
一、动量守恒定律动量守恒定律是经典力学中最基本的守恒定律之一，它描述了物体在没有外力作用下的动量不变性。
动量是物体的质量乘以其速度，用p表示。
动量守恒定律可以用以下公式表示：Δp = 0其中，Δp表示物体动量的变化量，当Δp等于0时，即物体动量保持不变，满足动量守恒定律。
动量守恒定律的条件：1. 在一个封闭系统内，没有外力作用于系统；2. 系统内的物体之间没有相互作用力。
二、角动量守恒定律角动量守恒定律描述了物体在没有外力矩作用下的角动量不变性。
角动量是物体的质量乘以其速度和与其速度垂直的距离的乘积，用L表示。
角动量守恒定律可以用以下公式表示：ΔL = 0其中，ΔL表示物体角动量的变化量，当ΔL等于0时，即物体角动量保持不变，满足角动量守恒定律。
角动量守恒定律的条件：1. 在一个封闭系统内，没有外力矩作用于系统；2. 系统内的物体之间没有相互作用力矩。
三、能量守恒定律能量守恒定律是经典力学中最重要的守恒定律之一，它描述了物体在运动过程中能量的转化和守恒。
能量可以分为动能和势能两种形式，动能是物体由于运动而具有的能量，势能是物体处于一定位置而具有的能量。
能量守恒定律可以用以下公式表示：ΔE = 0其中，ΔE表示物体能量的变化量，当ΔE等于0时，即物体能量保持不变，满足能量守恒定律。
能量守恒定律的条件：1. 在一个封闭系统内，没有外力做功；2. 系统内的物体之间没有能量的传递。
除了上述三大守恒定律外，还有一些相关的守恒定律，如动能守恒定律、角动量守恒定律和机械能守恒定律等。
它们都是基于经典力学的基本原理推导出来的。
动能守恒定律是能量守恒定律的一个特例，它描述了物体在运动过程中动能的转化和守恒。
动能守恒定律可以用以下公式表示：ΔK = 0其中，ΔK表示物体动能的变化量，当ΔK等于0时，即物体动能保持不变，满足动能守恒定律。
物理学中的守恒定律
物理学中的守恒定律物理学中的守恒定律物理学中有一些反映“物质不灭”和“运动不灭”的守恒定律，也有一些反映物质内部粒子运动规律的守恒定律。
而每一种守恒定律都和一些均匀不变联系在一起，下面做一些总结。
把物理学中的所有守恒定律写出来，一供大家参考交流。
1、质量守恒定律——反映“物质不灭”。
——由时间均匀推导决定。
2、能量守恒定律——反映“运动不灭”。
——由时间均匀推导决定。
3、动量守恒定律——反映“运动不灭”。
——由空间均匀推导决定。
4、角动量守恒定律——反映“运动不灭”。
——由方向均匀推导决定。
5、电荷守恒定律——反映“物质间相互作用”。
——由“规范不变”推导决定。
（规范不变性和量子化场的波动有关，和“相角”变换有关）（1）、规范变换不变性——量子场的运动规律经规范变换保持不变。
（2）、第一规范变换不变性——相角变换在任何时间和地点都相同。
（2）、第二规范变换不变性——相角变换依赖于电荷大小，又与地点和时间有关，有称为“定域规范变换”（光子的存在保证了第二规范变换不变性的成立）6、奇异数守恒——从第一种规范不变性导出。
7、重子数守恒——从第一规范变换不变性导出。
8、轻子数守恒——从规范变换不变性导出。
9、同位旋守恒——同位空间各向同性导致的。
10、宇称守恒——由方位的“左”和“右”的对称或“互相镜像对称”导致产生。
（弱作用中不守恒）11、“正”、“反”变换守恒——由规范变换不变性导致产生。
12、CP联合变换守恒——由“正”、“反”变换守恒和“宇称守恒”可导出。
13、CPT联合变换守恒——由“正”、“反”变换守恒、“宇称守恒”、“时间反演”可导出。
14、色量子数守恒——层子的“红”“绿”“蓝”色之间的守横关系。
15、层子的“味”子数守恒——指层子d、u、s、c、b、t。
层子的每一种“味”都有“红”“绿”“蓝”三色。
16、超荷守恒——由“同位旋守恒”、相角旋转共同决定。
超荷=重子数+奇异数。
电荷=同位旋在给定方向的投影+超荷/2。
物理三大守恒定律
物理三大守恒定律物理三大守恒定律是物理学中基本的定律，也是我们生活中涉及到的很多问题的本质原理。
这三大定律分别是：能量守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律。
下面分别解释这三大守恒定律并探讨它们在我们的日常生活中的应用。
一、能量守恒定律能量是我们日常生活中最为熟悉的物理概念之一。
能量守恒定律指出，在一个封闭系统内，能量的总量保持不变。
具体来说，能量可以从一种形式转化为另一种形式，但是总能量不会因此改变。
例如，摆动的物体因为阻力摩擦损失了部分能量，但总能量依然保持不变。
应用：能量守恒定律在我们日常生活中的应用十分广泛。
例如，我们常常把电能转化为热能来加热食物或烧水。
在化学反应中也存在着能量的转化，例如在火柴燃烧时，化学反应释放出的化学能转化为热能、光能等。
二、动量守恒定律动量是物体运动的一种量度，它是质量和速度的乘积。
动量守恒定律指出，在一个封闭系统内，如果没有外力作用，系统内物体总动量将保持不变。
即物体的质量和速度的乘积总和不变。
应用：动量守恒定律在我们日常生活中也有广泛应用，例如打棒球时，棒球和球棒相撞后，棒球和球棒产生的动量总和相等，符合动量守恒定律。
在交通运输中，汽车、火车、飞机等交通工具在行驶过程中遵循动量守恒定律。
三、角动量守恒定律角动量是物体旋转的一种量度，它是物体质量相对于旋转轴的位置和速度的乘积。
角动量守恒定律指出，在一个系统内，如果没有外力作用，系统中物体的总角动量保持不变。
应用：角动量守恒定律在我们日常生活中的应用也十分广泛。
例如，我们常常使用摩托车，而驾驶员在行驶时要通过身体的移动来调整摩托车的转向，这就是利用了角动量守恒定律。
此外，在家里使用旋转椅时，座椅和人的角动量之和在转动前后始终保持不变。
总之，能量守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律是自然界中的三大重要定律，它们在我们生活中的应用非常广泛。
了解这些定律不仅可以帮助我们更加深入地理解物理学的基本原理，也能够更好地应用到我们生活中的实际问题中，获得更好的效果。
高中化学三大守恒知识点总结
高中化学三大守恒知识点总结高中化学是一门非常重要的科目，在学习过程中，学生们不仅要求熟练掌握化学实验知识和技能，更要掌握它的理论基础，从粒子层面探究化学的发展模式，深入理解它的发展奥秘。
本文将简要总结三大守恒定律在高中化学学习中的重要意义以及各自的基本原理。
第一个守恒定律是物质守恒定律，它的核心理念是：物质是不会有灭绝和创造，也就是说，物质的总量只会在反应中保持不变。
这一定律表明，在一定条件下，反应物中参加反应的物质数量与产生的产物的物质数量是相等的。
例如，下述化学反应中苯和氯气的比例是一样的： C6H6 + Cl2 =C6H5Cl + HCl，这表明化学反应的前后物质的总量是完全一致的，这也是物质守恒定律的一个具体表现。
第二个守恒定律是能量守恒定律，这一定律表明，能量在化学反应中是毫无损失的，因此可以将能量定义为一种不可破坏的守恒定律，本文中可以将其定义为“能量在化学反应或者其他系统里是不会有灭绝和创造的”。
在化学反应中，能量会发生转换，但总的来说，反应物和产物的总能量是相等的，称为能量守恒定律。
例如，当二氧化碳和水反应合成碳酸钙的反应中，反应物的总能量与产物的总能量是相等的：CO2 + H2O CaCO3 + H2O，这也是能量守恒定律的具体表现。
最后一个守恒定律是物种守恒定律，该定律的核心理念是：反应物中所含物质的种类及数量，与产物中所含物质的种类及数量是相同的，也就是说，化学反应中物质种类和数量是不会有变化的。
例如，甲烷和氧气反应，产生碳氢化合物与水：CH4+2O2→CO2+2H2O，反应前后物质种类和数量保持不变，这也是物种守恒定律在高中化学学习中的具体表现。
总之，高中化学学习中三大守恒定律是极其重要的基本概念，要想精通化学，就必须牢记这三个守恒定律学习的主旨，彻底理解它们的基本原理并应用它们去探究物质变化的规律。
自然界三大守恒定律
自然界三大守恒定律自然界的三大守恒定律分别为质量守恒、能量守恒、电荷守恒定律。
拓展资料：质量守恒自然界的基本定律之一.在任何与周围隔绝的物质系统（孤立系统）中,不论发生何种变化或过程,其总质量保持不变.18世纪时法国化学家拉瓦锡从实验上推翻了燃素说之后,这一定律始得公认.20世纪初以来,发现高速运动物体的质量随其运动速度而变化,又发现实物和场可以互相转化,因而应按质能关系考虑场的质量.质量概念的发展使质量守恒原理也有了新的发展,质量守恒和能量守恒两条定律通过质能关系合并为一条守恒定律,即质量和能量守恒定律.质量守恒定律在19世纪末作了最后一次检验,那时候的精密测量技术已经高度发达.结果表明,在任何化学反应中质量都不会发生变化（哪怕是最微小的）.例如,把糖溶解在水里,则溶液的质量将严格地等于糖的质量和水的质量之和.实验证明,物体的质量具有不变性.不论如何分割或溶解,质量始终不变.在任何化学反应中质量也保持不变.燃烧前炭的质量与燃烧时空气中消耗的氧的质量之和准确地等于燃烧后所生成物质的质量.能量守恒能量在量方面的变化,遵循自然界最普遍、最基本的规律,即能量守恒定律.能量守恒定律指出：“自然界的一切物质都具有能量,能量既不能创造也不能消灭,而只能从一种形式转换成另一种形式,从一个物体传递到另一个物体,在能量转换和传递过程中能量的总量恒定不变”.能源在一定条件下可以转换成人们所需要的各种形式的能量.例如,煤燃烧后放出热量,可以用来取暖；可以用来生产蒸汽,推动蒸汽机转换为机械能,推动汽轮发电机转变为电能.电能又可以通过电动机、电灯或其它用电器转换为机械能、光能或热能等.又如太阳能,可以通过聚热气加热水,也可以产生蒸汽用以发电；还可以通过太阳能电池直接将太阳能转换为电能.当然,这些转换都遵循能量守恒定律. 电荷守恒定律电荷的总量既不能创造,也不能消失,只能从一个物体转移到另一物体,或者从物体的一部分转移到另一部分．这就是电荷守恒定律,也就是说：在与外界没有电荷交换的一个系统内,总电荷量不变(电荷的代数和不变)．电荷守恒定律是物理学的基本定律之一．这个定律是从大量实验概括得出的自然界的基本规律,对宏观现象、微观现象都适用,对所有惯性参考系都成立．在两个电中性的物体摩擦起电现象中,电子从一个物体转移到另一个物体．失去电子的物体带正电,获得电子的物体带负电．两个物体正负电荷数量相等．电荷代数和保持为零,如：硬橡胶棒与毛皮摩擦后,硬橡胶棒带的负电与毛皮带的正电数量相等．。
再论规范不变性与电荷守恒的关系
收稿日期:2001—06—28作者简介:李永平(1964—),男,山东平原人,理学学士,德州学院物理系副教授,主要从事大学物理教学研究.再论规范不变性与电荷守恒的关系李永平,贺金玉(德州学院物理系,山东德州 253023)摘 要:在量子场论范围内,讨论了规范不变性与电荷守恒的关系,得出了电荷守恒是带电场具有U (1)整体规范不变性的结果,电磁场是自然界具有U (1)局域规范不变相互作用的体现.关键词:规范变换;规范不变性;电荷守恒中图分类号:O44 文献标示码:A 文章编号:1004—9444(2001)04—0036—03文〔1〕在经典电磁理论和非相对论量子力学范围内,讨论了规范不变性与电荷守恒的关系.本文在量子场论范围内,再讨论二者的关系.可以看到,电荷守恒是带电场的拉格朗日密度具有U (1)整体规范不变性的必然结果,规范不变性原理为电磁相互作用的引入确定了唯一的方式,电磁场只是自然界存在U (1)局域规范不变相互作用的必然体现.1 量子场论的规范变换设带电粒子的场量<α(x ),α=1,…n 表示场的不同分量的指标.为使公式形式简洁,取自然单位c = =1,采用度规是g μυ=g μυ= 1 μ=υ=0-1 μ=υ=1,2,3 0 μ≠υ(1)四维时空坐标、时空导数与电磁势的逆变分量和协变分量为x μ(μ=0,1,2,3)=(t ,x →),x μ=(t ,x →);9μ=99xμ=99t ,- ,9μ=99x μ=99t , (2)A μ=(φ, A ),A μ=(φ,- A ).规范变换的形式为 A μ→A ′μ=A μ-9θ(x )9x μ=A μ-9μθ(x )<α→<′α=e -iq θ(x )<α(3)若θ(x )与时空坐标无关,相应的变换(3)式为整体规范变换;若θ(x )与时空坐标有关,相应的变换(3)式为局域规范变换.第17卷第4期2001年 12月德州学院学报Journal of Dezhou University Vol.17,No.4Dec.20012 Noether 守恒流和守恒荷〔2〕把<α(x )看成一列矩阵<(x )的分量.设<1代表所有的场并设场的拉格朗日密度L 不含高于一阶的微商L =L (<1、9μ<1).考虑一般的变换<(x )→<′(x )=<(x )+δ<(x )+δx μ9<, x ′=x +δx在这个变换下,四维区域Ω内作用量的改变 δS Ω=δ∫Ωd 4xL =∫Ωd 4x 9L 9<1δ<1+9L 99μ<19μ(δ<1)+9μ(L δx μ)=∫Ωd 4x 9L 9<1-9μ9L 99μ<1δ<1+9μ9L 99μ<1δ<1+L δx μ由于场的拉格朗日方程9L 9<1-9μ9L 9μ<1=0及规范变换不涉及时空坐标,δx μ=0,所以,δS Ω=∫Ωd 4x 9μ9L 99μ<1δ<1根据规范不变性原理,δS Ω=0,得Nother 流的守恒流方程9μJ μ∞9μ9L 99μ<1=0(4)相应的守恒荷是Q =∫ΩJ μd 4x =∫Ω9L 9<t d 3x (5)对不同的规范变换,可以有不同的守恒流和守恒荷,例如可以是电流、轻子流、重子流和相应的电荷、轻子荷、重子荷.下面讨论与电荷有关的规范变换.3 整体规范变换与电荷守恒设^q 为电荷算符,其本征值q 满足方程^q <=q <.考虑整体规范变换<→<′=e -i^q θ<(6)其中θ为常数,9μθ=0.无穷小整体规范变换为δ<=-i^q θ<(7)在整体规范变换下,场量导数和场量一样变换,因而带电场的拉格朗日密度L <=L <(<,9μ<)在整体规范变换下保持不变.把(7)式代入(4)式9μ9L 99μ<δ<+9L 99μ<3δ<3= θ9μ-i 9L 99μ<^q <-9L 99μ<3^q ^<3=0得守恒的电流密度 J μ=-i 9L 99μ<^q <-9L 99μ<3^q <3=-iq 9L 99μ<<-9L 99μ<3<3(8)和电荷守恒 Q =∫J 0d 3x =-iq ∫9L 9<<-9L 9<・3<3d 3x (9)因此,电荷守恒是带电场的拉格朗日密度具有整体规范不变性的结果.4 局域规范变换与电荷守恒1954年,杨振宁和米尔斯推广电磁规范不变性建立了规范场论.如果要求带电场的拉格朗日密度在局域规范变换下保持不变,必须引入一零质量的矢量场,即电磁场A μ(x ),把场量的导数换成协变导数9μ→D μ=9μ-iqA μ,且场量导数和场量一样变换D μ<→D ′μ<′=e -i^q θ(x )D μ<.考虑到场应是可重整化的,则场的拉格朗日密度只能取为L =L <(<,<3,D μ<,D μ<3)-14F μνF μν(10)其中电磁场张量F μν=9μA ν-9νA μ在规范变换下是不变的.73第4期 李永平等:再论规范不变性与电荷守恒的关系 由(10)式得9L 9(9μA ν)=-F μν(11)(3)式对应的无穷小局域规范变换为 δ<=-i^q θ(x )<δA μ=-9μθ(x )(12)把以上各式代入(4)式,得 9μ9L 99μ<δ<+9L 99μ<3δ<3+9L 99μA νδA ν= 9μ-i 9L 99μ<^q θ<-9L 99μ<3^q θ<3+F μν9νθ= 9μ-iq 9L 99μ<<-9L 99μ<3<3θ(x )+F μν9μ9νθ(x )+ -iq 9L 99μ<<-9L 99μ<3<3+9νF νμ9μθ(x )(13)由于F μv 是反对称的,而9μ9v θ(x )是对称的,因而F μν9μ9νθ(x )=0.因θ(x )是任意实函数,则θ(x )、9μθ(x )的系数必须为零,考虑到(8)式,定义电流密度J μ=-iq 9L 99μ<<-9L 99μ<3<3(14)则有9μJ μ=0(15)和 9νFνμ=-J μ(16)(15)和(16)分别是电荷守恒定律和麦克斯韦方程的表达式.5 讨论1) 电荷守恒是带电场的拉格朗日密度具有U (1)整体规范不变性的必然结果.整体规范变换不涉及时空坐标,整体规范不变性反映了内部空间的对称性,导致一个守恒流.电荷规范变换(电荷不同态之间的变换<→e -i^q θ<,θ为常数)的不变性意味着电荷不同态之间的相对相位是不可观测量,有与之相应的电荷守恒.2) 因整体规范变换不涉及时空坐标,那么整体规范不变性说明系统的整体电荷守恒.以地球为一个系统为例,地球某地突然减少某一数值的电荷,则在另一地同时增加同样数值的电荷,两地的带电粒子同时改变相同的相位,整体(地球)电荷守恒.但系统内两地同时改变相同的相位,是与相对论矛盾的,因为信息不可能超过光速传播,而且在局部范围内电荷并不守恒.局部电荷守恒要求系统某一体元电荷的改变必须伴随着相邻区域电荷的补偿性改变,相对论也要求两地带电粒子相位的改变是各自独立的,因此电磁相互作用必须满足局域规范不变性.电磁相互作用正是通过场的拉格朗日密度在局域规范变换下不变引入的,规范不变性原理为电磁相互作用的引入确定了唯一的方式,电磁场只是自然界存在U (1)局域规范不变相互作用的必然体现,局域规范不变性对应着局部电荷守恒.而只有光子质量为零时,才有这种不变性,因此局部电荷守恒意味着光子质量为零,而整体规范变换没有这种结果.〔3〕参考文献:〔1〕 李永平,贺金玉.规范不变性与电荷守恒的关系〔J 〕.德州学院学报,2001,17(2):28—31.〔2〕 戴元本.相互作用的规范场论〔M 〕.北京:科学出版社,1987.6.〔3〕 赖德.宋孝同等译.基本粒子与对称性〔M 〕.北京:科学出版社,1983.252.The relationship bet w een gauge invariance and the la w of charge conservtionL I Y ong -ping ,HE Jin -yu(Physics department Dezhou University ,Dezhou Shandong 253023,China )Abstract :In the paper ,we study the relationship between gauge invariance and the law of charge conserva 2tion with the quantum theory.K ey w ords :G auge transformation ;G auge invariance ;Charge conservation 83 德州学院学报(自然科学版) 第17卷。
物理中的守恒定律与不变性
物理中的守恒定律与不变性班级: 2004级物理本科**:*******: **专业: 物理学教育入学时间: 2004年9月目录封面--------------------------------------------1页论文提纲-----------------------------------------3页内容摘要、关键词---------------------------------4页正文--------------------------------------------5～8页参考文献-----------------------------------------9页论文提纲一、引言二、不变性（对称变换）及其性质1.空间平移不变性（空间均匀性）与动量守恒2.空间旋转不变性（空间各向同性）与角动量守恒3.时间平移不变性与能量守恒三、不变性（对称变换）与守恒量的关系四、结语内容摘要本文对在量子体系下的对称变换作论文及对其性质作了简单的介绍，详细的分析了对称变换与守恒量以及不可测量量的关系，并且对时空对称性导致动量、角动量、能量守恒作了详细分析，并给出了现在物理学中一些重要的不变性和守恒律的简介。
关键词:不变性守恒定律对称变换量子体系物理中的守恒定律与不变性一、引言不变性是自然界最普遍、最重要的特性。
近代科学表明，自然界的所有重要的规律均与某种不变性有关，甚至所有自然界中的相互作用，都具有某种特殊的不变性——所谓“规范不变性”。
实际上，不变性的研究日趋深入，已越来越广泛的应用到物理学的各个分支：量子论、高能物理、相对论、原子分子物理、晶体物理、原子核物理，以及化学（分子轨道理论、配位场理论等）、生物（DNA的构型对称性等）和工程技术。
何谓不变性？按照英国《韦氏国际辞典》中的定义：“不变性乃是分界线或中央平面两侧各部分在大小、形状和相对位置的对应性”。
这里讲的是人们观察客观事物形体上的最直观特征而形成的认识，也就是所谓的几何对称性。
力学三大守恒定律
力学三大守恒定律力学是物理学的一个重要分支，研究物体的运动和力的作用。
在力学中，有三大守恒定律，分别是动量守恒定律、角动量守恒定律和能量守恒定律。
这三大守恒定律是力学研究的基石，对于理解物体的运动规律和相互作用具有重要意义。
让我们来了解一下动量守恒定律。
动量是物体运动的重要属性，它等于物体的质量乘以其速度。
根据动量守恒定律，当物体之间没有外力作用时，物体的总动量保持不变。
换句话说，物体在运动过程中的动量不会改变。
这意味着如果一个物体的动量增加，那么另一个物体的动量就会减小，它们之间的总动量始终保持恒定。
接下来是角动量守恒定律。
角动量是物体绕某一点旋转时所具有的性质，它等于物体的质量、角速度和旋转半径的乘积。
根据角动量守恒定律，当物体在没有外力矩作用下绕一个固定点旋转时，物体的总角动量保持不变。
无论物体如何改变形状或旋转速度，它们之间的总角动量始终保持恒定。
最后是能量守恒定律。
能量是物体运动或变化过程中所具有的属性，它有很多种形式，比如动能、势能等。
根据能量守恒定律，当物体之间没有外力做功或没有能量转化时，物体的总能量保持不变。
换句话说，能量在不同形式之间的转化不会改变物体的总能量。
例如，当一个物体从较高位置下落时，它的势能减小，而动能增加，但总能量保持恒定。
这三大守恒定律在日常生活中有着广泛的应用。
比如，如果我们在公路上开车，当我们需要减速或停车时，我们可以通过应用动量守恒定律来理解为什么我们需要踩刹车。
当我们踩下刹车踏板时，刹车系统会对车轮施加摩擦力，从而减小车轮的动量，使车辆减速或停车。
同样地，我们也可以通过应用能量守恒定律来解释为什么我们需要加油。
汽车的引擎将化学能转化为机械能，使车辆运动，而加油则提供了燃料，以维持引擎的能量转化过程。
除了在日常生活中的应用，这三大守恒定律在科学研究和工程领域也发挥着重要作用。
在物理学中，通过运用这些守恒定律，可以解释和预测物体的运动规律。
在工程学中，这些守恒定律被应用于设计和优化机械系统、建筑结构等。
化学三大守恒定律的知识点
化学三大守恒定律是化学领域的基本原理之一，它们分别是质量守恒定律、能量守恒定律和电荷守恒定律。
这三大定律指导着化学反应的进行和物质转化的过程。
下面将一步一步地解释这三大守恒定律的知识点。
一、质量守恒定律质量守恒定律，也称为质量守恒法则，是指在任何化学反应或物质转化过程中，物质的质量总量保持不变。
这意味着，在一个封闭系统中进行的化学反应，反应物的质量总和必须等于产物的质量总和。
换句话说，化学反应中物质的质量既不能被创造，也不能被破坏。
二、能量守恒定律能量守恒定律是指在任何化学反应或物质转化过程中，能量的总量保持不变。
无论是吸热反应还是放热反应，化学反应过程中的能量总和始终保持不变。
这是因为能量既不能被创造，也不能被破坏。
例如，当燃烧反应释放能量时，反应物的化学能转化为热能和光能，但总能量保持不变。
同样地，吸热反应中，反应物吸收热能，但总能量仍然保持不变。
三、电荷守恒定律电荷守恒定律是指在任何化学反应或物质转化过程中，电荷的总量保持不变。
这意味着在一个封闭系统中进行的化学反应，反应物的总电荷必须等于产物的总电荷。
化学反应中，电荷既不能被创造，也不能被破坏。
例如，在电化学反应中，正离子和负离子的数量必须平衡，以保持总电荷不变。
同时，在化学反应中，电子的转移也遵循电荷守恒定律。
总结：化学三大守恒定律是化学中的基本原理，它们分别是质量守恒定律、能量守恒定律和电荷守恒定律。
质量守恒定律指出在化学反应中物质的质量总和保持不变；能量守恒定律指出在化学反应中能量的总量保持不变；电荷守恒定律指出在化学反应中电荷的总量保持不变。
这些定律对于理解化学反应的过程和性质变化具有重要意义。
三大守恒知识点总结
三大守恒知识点总结一、能量守恒定律能量守恒定律是指在一个孤立系统内，系统的总能量在各种相互作用中保持不变的物理规律。
能量守恒定律反映了自然界中能量的变化规律，能量不会因为简单的转移而减少，也不会因为简单的转移而增加。
从宏观上看，能量守恒定律表现为能量守恒，即在一个封闭系统内，总能量守恒不变。
能量守恒定律的实质是质量与能量的等价性。
根据爱因斯坦的质能等价原理，质量与能量是可以相互转化的，这意味着质量的减少必然伴随着能量的增加，质量的增加必然伴随着能量的减少。
由此可见，能量守恒定律不仅包括能量的守恒，也包括质量与能量之间的转化。
在能量守恒定律的应用中，我们常常可以利用它来解决各种物理问题。
例如，在机械能守恒定律中，可以利用机械能守恒定律来解析物体在重力场中的运动规律；在热力学中，可以利用能量守恒定律来解析热力学过程中的能量转化过程；在原子物理学中，可以利用能量守恒定律来解析原子核内部的能量转换过程等等。
总之，能量守恒定律是物理学中一个非常重要的基本定律，对于我们理解自然界中的各种物理现象具有非常重要的指导意义。
二、动量守恒定律动量守恒定律是指在一个封闭系统内，系统的总动量在各种相互作用中保持不变的物理规律。
动量守恒定律是牛顿运动定律的基础，它反映了自然界中动量的变化规律，动量不会因为简单的转移而减少，也不会因为简单的转移而增加。
动量守恒定律的实质是质量与速度的乘积。
动量等于质量乘以速度，它是描述物体在运动中的惯性大小和方向的物理量。
根据动量守恒定律，一个系统的总动量在各种相互作用中保持不变，这意味着在一个封闭系统内，物体之间的相互碰撞或者相互作用过程中，它们的总动量始终保持不变。
在动量守恒定律的应用中，我们常常可以利用它来解决各种动力学问题。
例如，在碰撞问题中，可以利用动量守恒定律来解析碰撞前后物体的动量变化规律；在运动规律中，可以利用动量守恒定律来解析物体在外力作用下的运动轨迹等等。
总之，动量守恒定律是物理学中一个非常重要的基本定律，对于我们理解物体在运动中的相互作用规律具有非常重要的指导意义。
规律五-三大守恒规律规律
规律五三大守恒规律在水溶液化学计算中，三大守恒规律即：电子守恒、原子守恒、电荷守恒。
根据这些守恒方法可以快速找到解题突破口，利用物质变化过程中某一特定的量（如得失电子数目、某一特定原子数目、质子H+）固定不变来列式求解。
考察了学生整体化学思维方式。
一．电子守恒电子守恒特指在氧化还原反应过程中，氧化剂所得电子总数=还原剂所失电子总数。
在氧化还原反应过程中，常常利用电子守恒法计算生成物的物质的量或电解池的电解过程中电极产物的相关计算。
解题思路：先分别找出氧化剂、还原剂及其各自物质的量及每摩尔氧化剂（还原剂）得失电子的数目，根据电子守恒列出数学等式----氧化剂的物质的量×每摩尔氧化剂得到的电子数目=还原剂的物质的量×每摩尔还原剂失去的电子数目，求解即可。
在非氧化还原反应过程中，要遵循电荷守恒。
即电解质溶液中，无论存在多少种离子，电解质溶液总是呈电中性。
所有阴离子所带负电荷总数=所有阳离子所带正电荷总数。
1.直接以电子守恒建立关系式运用物质之间的当量关系进行计算。
如：用Cu电极电解Na2SO4溶液，阳极、阴极产物及电子转移关系为Cu---2e----H2---2OH-。
2.对于多步或连续的氧化还原反应，可根据“电子传递路径”找出起始反应物与最终生成物之间的关系进行计算而忽略反应过程。
如：将a g Cu投入V mL未知浓度的HNO3中，Cu 完全溶解，将用集气瓶收集到的气体倒置于水面，再向集气瓶中通入bmLO2后，集气瓶中充满水。
该过程电子传递路径为Cu→HNO3→O2，起始反应物与最终生成物的关系为2Cu---O23.以电子守恒为核心建立等价代换关系式。
如：用OH-或Cl-来沉淀某些金属阳离子时，所消耗的阴离子的物质的量=金属的“总正化合价数”。
据此，可延伸为将金属用非氧化性酸恰好溶解后，再用上述阴离子沉淀时，消耗的阴离子物质的量=金属失去的电子的总物质的量。
二．原子守恒原子守恒即化学反应前后，各元素的原子种类、数目都不变。
三大守恒定律知识点总结
三大守恒定律知识点总结一、质量守恒定律质量守恒定律是指在任何封闭系统中，质量的总量是不变的，在任何变化过程中，物质的量都不能减少或增加。
这一定律最早由法国化学家拉瓦锡在18世纪提出，并经过实验证实。
例如，在化学反应中，原子之间只是重新组合，原子的数量不会减少或增加，因此化学反应过程中总质量是保持不变的。
质量守恒定律的数学表达式可以用方程式表示为：\[\dfrac{dM}{dt} = 0\]其中，M为系统的总质量，t为时间。
这个方程表示系统总质量对时间的导数为0，即系统的总质量在时间变化中保持不变。
从质量守恒定律可以得出以下几个重要结论：1. 在任何封闭系统中，质量是守恒的。
2. 质量守恒定律适用的范围非常广泛，包括化学反应、物理变化以及热力学过程等。
3. 质量守恒定律是实验事实的总结，是自然界的普遍规律。
二、动量守恒定律动量守恒定律是指在任何封闭系统中，系统的动量在时间变化中是不变的。
动量是一个矢量量，它的大小与方向都很重要。
物体的动量可以用其质量乘以速度得到，即p=mv，其中p表示动量，m表示质量，v表示速度。
动量守恒定律可以用方程式表示为：\[ \sum{p_i} = \sum{p_f} \]其中，\(p_i\)表示系统初始时刻的总动量，\(p_f\)表示系统最终时刻的总动量。
从动量守恒定律可以得出以下几个结论：1. 在任何封闭系统中，动量是守恒的。
2. 如果一个物体的动量改变了，必然有另一个物体的动量也发生了相应的改变，而且两者的和保持不变。
3. 动量守恒定律揭示了能量守恒定律的微观原理，对于研究碰撞、运动、流体力学等问题都具有重要意义。
三、能量守恒定律能量守恒定律是指在任何封闭系统中，系统的总能量在任何变化过程中都是不变的。
系统的能量可以包括动能、势能、内能等各种形式，这些能量在各种过程中可以相互转化，但其总量保持不变。
能量守恒定律可以用方程式表示为：\[ E_i = E_f \]其中，\(E_i\)表示系统初始时刻的总能量，\(E_f\)表示系统最终时刻的总能量。
高中化学三大守恒知识点总结
高中化学三大守恒知识点总结一、质量守恒定律质量守恒定律，又称“物质定律”，是一种科学定律，认为任何化学反应和物质的变化都不会改变物质的总质量，即质量在化学反应中是守恒的。
质量守恒定律的表述是：在化学反应过程中，物质的质量不变，也就是说，反应的原料质量等于反应的产物质量。
实际上，质量守恒定律可以从经典力学思想中说明，即质量是物体内构成物质数量的一种度量，质量在动力学和能量守恒定律中表现出一致性。
质量守恒定律是化学反应等物质转化过程中的主导思想，是化学过程中不变的定律，广泛应用于自然界各种物质焓变、热容等物理量的定义和计算，以及化学分析、物质分类和合成等。
能量守恒定律是指在一般的物理反应中，能量的各种形式在这个反应中是不完全消失的，任何物理系统中产生有热或体积变化的反应，都要经历一定的工作量数量，而能量总量是定值，即物质变化伴随着能量变化，而能量总量是不变的。
这种定律表达的本质便是能量守恒原理，即能量在任何物质的转移中都保持不变，也就是说，能量在反应中守恒不变。
能量守恒定律在物质运动中也得到了证明，如发电机制动原理中的功率定律、电动机原理的“功和力的乘积定律”、机械艺术中的变速箱原理“动能传递定律”等都是以能量守恒定律为基础而形成的。
能量守恒定律在物理体系中是不变的，在化学反应中起着不可替代的作用，是检验化学反应有效性、理解化学反应过程和探究新反应产物物性等重要依据，是引起或使高级化学思维能力发展的基础。
电子守恒定律是指在下列化学反应中，原子的核电荷总数不变的原理：原子间的分子化学反应、溶解反应、酸碱反应、电解反应，以及所有其他由原子变成分子的化学反应。
这个定律的表述是：在一个元素的任何反应中，原子内的电子数量总是不变的。
也就是说，化学反应的原子提供的总数是不变的，只是原子间发生变化而已。
电子守恒定律是指化学反应中原子核电荷比例的不变性，是氯化钠、钾化钙等物质变化的基础，也是离子价数、元素略号系统产生的结果。
质量守恒定律的六个不变
质量守恒定律的六个不变【摘要】质量守恒定律是自然界的基本规律之一，它表明在任何封闭系统中，总质量保持不变。
质量守恒定律的六个不变包括物质量不灭、物质质量不增、物质质量不减、物质质量不间断、物质质量不可增加以及物质质量不可减少。
这些不变表明在物质转化或反应过程中，总质量都会保持恒定，不会因为外部因素的影响而改变。
质量守恒定律的六个不变在科学研究和工程实践中具有重要意义，为我们理解和探索自然界提供了基础。
通过遵循这些不变原则，我们可以更好地规划和设计各种技术和生产过程，确保能够有效利用资源并保护环境。
质量守恒定律的六个不变是科学发展和实践的基石，对我们的生活和社会发展都有着深远的影响。
【关键词】质量守恒定律、不变、物质量不灭、物质质量不增、物质质量不减、物质质量不间断、物质质量不可增加、物质质量不可减少。
1. 引言1.1 质量守恒定律的六个不变质量守恒定律是自然科学中非常重要的一个定律，它指出在一个孤立系统中，系统的质量在没有外力干扰的情况下是不会改变的。
质量守恒定律的六个不变是在质量守恒定律的基础上进一步延伸和解释的，它们分别是物质质量不灭、不增、不减、不间断、不可增加和不可减少。
根据质量守恒定律，物质的质量不会消失也不会产生，这就是所谓的物质质量不灭。
这意味着无论经历怎样的变化和转化，物质的总质量始终保持不变。
物质的质量也不会随着外部条件的改变而增加，这就是物质质量不增。
即使在化学反应或物理过程中，物质的质量也不会因为反应而增加。
在任何情况下，物质的质量也不会减少，即物质质量不减。
无论是氧化还是还原，无论是化合反应还是分解反应，物质的总质量都不会因此而减少。
物质的质量在发生转化和变化的过程中也不会发生间断，即物质质量不间断。
这意味着在任何转化或变化中，物质的质量都是连续不断的。
第五，物质的质量也不可随意增加。
这是因为质量守恒定律规定了物质的总质量是不会改变的，因此在任何情况下都不应该出现物质质量的增加。
动量守恒角动量守恒机械能守恒三者之间的关系
动量守恒、角动量守恒和机械能守恒三者之间的关系概述在物理学中，动量、角动量和机械能是三个重要的物理量，它们分别描述了物体的运动状态、旋转状态和能量状态。
这三个物理量都有一个共同的特点，就是在一定的条件下，它们都是守恒的，即不随时间变化。
这些条件通常是指系统不受外力或外力矩的作用，或者外力或外力矩对系统做的功或做的角功为零。
这些条件也可以称为系统是孤立的或封闭的。
动量守恒、角动量守恒和机械能守恒是物理学中最基本和最普遍的定律之一，它们反映了自然界中存在的一种对称性和不变性。
这些定律可以用来分析和解决许多物理问题，例如碰撞、转动、振动、轨道运动等。
在这篇文章中，我们将介绍这三个定律的含义、推导和应用，并探讨它们之间的关系。
动量守恒定义动量是一个矢量物理量，表示物体运动状态的大小和方向。
动量的定义公式为：→p=m→v其中，→p是动量，m是质量，→v是速度。
根据定义，可以看出动量与质量和速度都有关，如果物体的质量或速度发生变化，那么动量也会发生变化。
动量守恒定律是指，在一个孤立系统中，系统内各个物体之间相互作用时，系统总动量不随时间变化，即：→P=n∑i=1→p i=常数其中，→P是系统总动量，→p i是第i个物体的动量，n是系统内物体的个数。
根据定义，可以看出动量守恒定律要求系统内没有外力作用，或者外力对系统做的功为零。
推导动量守恒定律可以从牛顿第二定律推导出来。
牛顿第二定律是指，在一个惯性参考系中，物体所受合外力与其质量乘以加速度成正比，即：→F=m→a其中，→F是合外力，→a是加速度。
根据定义，可以看出合外力与加速度都是矢量物理量，方向相同。
对于一个孤立系统中的任意两个物体A和B，根据牛顿第三定律（作用力与反作用力大小相等、方向相反），我们有：→FAB=−→F BA其中，→F AB是A对B的作用力，→F BA是B对A的反作用力。
由于系统内没有其他外力作用，所以这两个力就是系统内各个物体所受的合外力。
物理中的守恒定律与不变性
物理中的守恒定律与不变性班级: 2004级物理本科**:*******: **专业: 物理学教育入学时间: 2004年9月目录封面--------------------------------------------1页论文提纲-----------------------------------------3页内容摘要、关键词---------------------------------4页正文--------------------------------------------5～8页参考文献-----------------------------------------9页论文提纲一、引言二、不变性（对称变换）及其性质1.空间平移不变性（空间均匀性）与动量守恒2.空间旋转不变性（空间各向同性）与角动量守恒3.时间平移不变性与能量守恒三、不变性（对称变换）与守恒量的关系四、结语内容摘要本文对在量子体系下的对称变换作论文及对其性质作了简单的介绍，详细的分析了对称变换与守恒量以及不可测量量的关系，并且对时空对称性导致动量、角动量、能量守恒作了详细分析，并给出了现在物理学中一些重要的不变性和守恒律的简介。
关键词:不变性守恒定律对称变换量子体系物理中的守恒定律与不变性一、引言不变性是自然界最普遍、最重要的特性。
近代科学表明，自然界的所有重要的规律均与某种不变性有关，甚至所有自然界中的相互作用，都具有某种特殊的不变性——所谓“规范不变性”。
实际上，不变性的研究日趋深入，已越来越广泛的应用到物理学的各个分支：量子论、高能物理、相对论、原子分子物理、晶体物理、原子核物理，以及化学（分子轨道理论、配位场理论等）、生物（DNA的构型对称性等）和工程技术。
何谓不变性？按照英国《韦氏国际辞典》中的定义：“不变性乃是分界线或中央平面两侧各部分在大小、形状和相对位置的对应性”。
这里讲的是人们观察客观事物形体上的最直观特征而形成的认识，也就是所谓的几何对称性。
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三大守恒定律与不变性的关系
班级机械1202 姓名：皮立泽物理学中存在着许多理论上的“不变性”,存在着诸多的守恒定律。
对称性是自然界最普遍、最重要的特性。
近代科学表明，自然界的所有重要的规律均与某种不变性有关，甚至所有自然界中的相互作用，都具有某种特殊的不变性。
下面将讨论动量守恒、角动量守恒和能量守恒与不变性的关系。
1.空间平移不变性与动量守恒
动量守恒定律：如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变。
一个物理系统沿空间某方向平移一个任意大小的距离后，他的物理规律完全相同，这个事实叫做空间平移的对称性或空间平移不变性，也叫做空间的均匀性。
动量守恒则是表现在空间平移的基础上进行研究的，可以说，动量守恒正反映空间对称性。
2.空间旋转不变性与角动量守恒
角动量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一，角动量的守恒实质上对应着空间旋转不变性。
例如，当考虑到太阳系中的行星受到太阳的万有引力这一有心力时，由于万有引力对太阳这个参考点力矩为零，所以他们以太阳为参考点的角动量守恒，这也说明了行星绕太阳公转单位时间内与太阳连线扫过的面积大小总是恒定值的原因。
3.时间平移不变性与能量守恒
能量守恒是对应时间上的守恒，只要在某个时间段内没有对物体做功、加热等，那么在这段时间始末时刻，能量是守恒的。
在讨论力在空间上的积累的时候，实际上
你做的是力的方向乘以空间的方向，所以积累出的是一个随时间增大的面积，面积这个东西同样也是不具有方向性的，表达面积只需要大小就行了，而这个面积的大小变化具有时间平移不变性。
从上面的讨论我们可以看到，三个守恒定律都是由于体系的时空不变性引起的，这说明物质运动与时间空间的不变性有着密切的联系，并且这三个守恒定律的确立为后来认识普遍运动规律提供了线索和启示，曾加了我们对不变性和守恒定律的认识。