Почему магнитная сила действует на провод с током перпендикулярно длине провода?

Я не совсем понимаю, почему сила перпендикулярна, может кто-нибудь объяснить с помощью диаграммы магнитного поля, как перпендикулярное направление возникает в результате взаимодействия двух полей (одно из проволоки, а другое мы применяем).

Я знаю, что сила пропорциональна перекрестному произведению длины и поля и, следовательно, перпендикулярному направлению, но как взаимодействуют отдельные поля, создавая силу.

Достаточно, чтобы проводник с током и внешнее поле не были параллельны. Скалярное произведение выражает площадь между током и направлениями и напряженностями магнитного поля. Он максимален для перпендикулярных векторов и равен нулю для параллельных.
То, что результирующая сила перпендикулярна обоим векторам, связана с гироскопическим эффектом вовлеченных электронов с их магнитными дипольными моментами и их собственным спином.
@Batwayne, какие поля будут взаимодействовать? Я мог бы предположить магнитное поле, создаваемое током в проводе, и магнитное поле, через которое проходит провод. Но я хочу быть уверен. В любом случае перекрывающиеся магнитные поля провода и магнитное поле могут быть суммированы, и это будет производить эффект в приближении системы более высокого порядка. Но влияние перекрывающихся магнитных полей было бы незначительным, и оно не объясняет, почему сила перпендикулярна как магнитному полю, так и скорости заряженной частицы. Смотрите мой ответ ниже.

Ответы (3)

Почему сила перпендикулярна? Может быть полезно перевернуть вопрос. Что произошло бы, если бы сила была параллельна или антипараллельна скорости частицы? Если бы сила была параллельна или антипараллельна скорости частицы, частица ускорилась бы в направлении своего движения. Либо увеличивая, либо уменьшая скорость.

Применение ограничения сохранения энергии к системе. Если скорость заряженной частицы куда увеличить. Откуда взять энергию для увеличения скорости? Если скорость частицы уменьшилась. Куда пойдет энергия, потерянная частицей? В системе есть только два элемента: магнитное поле и заряженная частица. Если энергия частицы увеличивается, то энергия поля должна уменьшаться. Если энергия частицы уменьшается, то энергия поля должна увеличиваться. Как будет передаваться энергия?

Сила перпендикулярна магнитному полю и движению частицы соблюдает закон сохранения энергии. При изменении скорости частицы энергия частицы сохраняется.

Хорошо, правильно, но почему бы просто не направить магнитное поле внутрь заряда, который его породил, как электрическое и гравитационное поля? Тогда заряд не будет двигаться вдоль линии поля вечно, потому что он попадет в источник и остановится. Причина, по которой магнитные поля делают все эти забавные вещи с перпендикулярным перекрестным произведением, заключается в том, что они связаны с электрическими полями посредством специальной теории относительности.
@EL_DON Что касается направления силовых линий магнитного поля. Наблюдение определяет, станет ли гипотеза теорией. Теория не диктует наблюдения. Таким образом, линии магнитного поля, направленные к проводнику с током, подобно электрическому и магнитному полю, являются гипотезой, которая не дает гипотез, соответствующих наблюдениям. Ничто не мешает вам или кому-либо еще развить гипотезу о том, что силовые линии магнитного поля направлены радиально внутрь или наружу от провода с током. Но эта гипотеза не соответствовала наблюдениям и не была бы полезной.
@EL_DON, какое магнитное поле вы тоже имеете в виду? Внешнее магнитное поле, через которое движутся заряженные частицы, или магнитное поле, создаваемое движущимися заряженными частицами?
@EL_DON, наконец, ваше последнее заявление: «Причина, по которой магнитные поля делают все забавные перпендикулярные вещи с перекрестным произведением, заключается в том, что они связаны с электрическими полями через специальную теорию относительности». Опять же, теория не диктует наблюдения. Говорить, что «причина» направленности магнитного поля заключается в тензоре электромагнитного поля, вводит в заблуждение.
Наблюдение дает что, а теория дает почему. Так что да, правильно использовать теорию, чтобы объяснить причину, по которой наблюдения такие, какие они есть.

Магнитное поле есть преобразование Лоренца электрического поля. Если мы подтолкнем к системе отсчета движущихся зарядов в вашем токе, возникнет электрическое поле. Результирующая электрическая сила перпендикулярна как магнитному полю, так и скорости зарядов в токе. Давайте посмотрим пример:

Есть пробный заряд д движущийся со скоростью в вправо в лабораторной системе отсчета. На небольшом расстоянии под ним находится линейное распределение заряда с линейной плотностью заряда. λ . На это наложено еще одно линейное распределение заряда с линейным зарядом − λ , который движется со скоростью ты Направо. Потому что λ − λ "=" 0 , в лабораторной системе отсчета электрического поля, по-видимому, нет. Теперь увеличьте скорость в вправо так, чтобы пробный заряд д находится в покое. Положительный линейный заряд испытывает релятивистское сокращение длины, так что расстояние между зарядами на проводе короче, а плотность заряда выше. Теперь новая плотность положительного заряда γ λ , где γ - релятивистский коэффициент набора времени/сокращения длины. Однако отрицательный линейный заряд уже смещался вправо и уже сокращался по длине. Повышая, мы отменяем некоторое сокращение длины и, следовательно, уменьшаем линейную плотность заряда отрицательной группы зарядов. Теперь плотность положительных зарядов больше не равна плотности отрицательных зарядов, и суммарный заряд больше не равен нулю! Возникает электрическое поле! Электрическая сила, действующая на пробный заряд, стационарный в этой системе отсчета, равна Ф "=" д Е , и эта сила перпендикулярна скорости наддува (которая является скоростью тестового заряда в лабораторном кадре) и магнитному полю, которое мы видели в лабораторном кадре.

В форсированной раме все еще есть магнитные поля, но они другие и кусок превратился в электрическое поле.

Я не понимаю, как в этом описании появляется перпендикулярное направление магнитной силы. Кажется, вы пропускаете этот момент в последнем предложении основного абзаца.
@sammy gerbil: в одном кадре есть чистый электрический заряд, и он отталкивает провод. Релятивистский толчок перпендикулярен этой силе, поэтому величина силы одинакова в обеих системах отсчета. Один кадр не имеет чистого заряда, поэтому Е поле, чтобы сделать перпендикулярную силу, поэтому магнитная сила должна быть в этом направлении. Что же касается самого поля, то оно просто вытекает из математики преобразования Лоренца.

То, что сила, с которой магнитное поле действует на движущийся заряд, перпендикулярна как приложенному магнитному полю, так и скорости заряда, является фактом наблюдения, из которого — наряду с другими фактами наблюдения — была выведена теория электромагнетизма. Уравнение для силы Лоренца Ф → "=" д в → × Б → является выражением этого наблюдения.

Магнитное поле, создаваемое движущимся зарядом в проводе, не действует само на себя. Так что не взаимодействие (или суперпозиция) магнитных полей создает эту силу. Однако это создаваемое зарядом магнитное поле может воздействовать на другой движущийся заряд в другой части того же провода, если он изогнут, например, в петлю.

Верно, но не объясняет почему.
Почему магнитная сила действует на провод с током перпендикулярно длине провода?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v