Может ли движущееся магнитное поле совершать работу над заряженной частицей?

Представьте себе заряженную частицу, подвешенную между двумя горизонтальными магнитными пластинами, которые создают однородное магнитное поле. Теперь мгновенно частица разгоняется до скорости в . Насколько я понимаю, частица теперь начнет совершать равномерное круговое движение из-за силы Лоренца.

Однако что, если вместо заряженной частицы движется магнитное поле? Вместо ускорения частицы теперь магнитные пластины мгновенно разгоняются до скорости в .

Что происходит с заряженной частицей?

  1. Совершает ли он теперь такое же равномерное круговое движение (в системе отсчета магнитных пластин) и при этом «поспевает» за магнитными пластинами?

Или

  1. Ускоряется ли он силой Лоренца, но в конце концов выпадает из магнитного поля?

Если 1, то как частица приобрела кинетическую энергию? Он превратился из неподвижного в движущийся, но меня учили, что магнитное поле не может совершать работу над заряженными частицами. Так что же тогда совершила работа над частицей?

Если происходит 2, то почему этот сценарий отличается от ускорения частицы вместо пластин? Разве эти два сценария не должны быть одинаковыми в системе отсчета магнитных пластин?

Ответы (2)

Что такое «движущееся магнитное поле»? Если у вас есть движущийся магнит, то магнитное поле в каждой точке пространства меняется во времени... что по законам Максвелла генерирует электрическое поле. Это электрическое поле может совершать работу.

Сосредоточьтесь на коротком интервале времени, в котором частица движется с постоянной скоростью. В рамке магнита имеется составляющая тока, параллельная его скорости. В системе покоя частицы за счет этой составляющей тока возникает плотность заряда. Результирующее электрическое поле появляется перпендикулярно скорости, и частица отклоняется. Он будет двигаться по орбите, которая может быть получена из его орбиты в магнитной рамке путем ее прямого преобразования. Чтобы ответить на несвязанный с этим вопрос в заголовке: работа не выполняется.

Дело в том, что работа вообще не совершается, или что магнитное поле не совершает никакой работы, но некоторую работу совершает генерируемое электрическое поле?