Читая «Электродинамику» Гриффита, я не совсем понял, как были введены магнитные поля.
Электрические поля были введены в качестве промежуточного расчета для нахождения электростатической силы, и их обнаружение в некотором смысле имеет смысл, потому что поле и сила имеют одно и то же направление. В частности, электрическое поле (самостоятельный физический объект) представляет собой силу на единицу заряда.
Однако магнитные поля были введены как «то, что обнаруживается стержневыми магнитами». Мы использовали стержневой магнит, чтобы сделать вывод, что магнитное поле вне прямого провода с током образует концентрические круги, а затем поднесли другой провод с током, чтобы увидеть направление «силы». Затем мы сделали вывод, что закон силы должен иметь вид .
Мой вопрос таков: как мы пришли к выводу, что стержневой магнит обнаруживает поле, а не силу, и как он обнаруживает поле, а не силу? В чем разница между тем, что происходит в проводнике с током и в стержневом магните в присутствии магнитного поля?
Таким образом, когда мы говорим о стержневых магнитах, полезно напомнить себе, что самыми ранними их примерами были компасы. Известно, что компасы указывают на север, но точная причина, по которой они указывали на север, была немного загадочной. Можно разумно предположить странное поле, направленное с севера на юг.
Я полагаю, технически нет причин, по которым это не могло бы работать так, как электрический диполь будет ориентироваться в электрическом поле. Поэтому я думаю, что на этот вопрос можно ответить, только обратившись к отсутствию обнаруженных магнитных монополей и к тому факту, что у каждого магнита есть как северный, так и южный полюс. Например, когда вы разрезаете стержневой магнит пополам, вы не получаете только Северный полюс и Южный полюс по отдельности, вы получаете два меньших стержневых магнита. Это значительно усложняет утверждение о том, что сила исходит от одной стороны магнита, притягиваемой к Северному полюсу, а другая сторона притягивается к Южному полюсу прямыми силами.