Почему правило правой руки работает для определения направления магнитного поля вокруг прямого провода с током?

Это произвольный выбор, потому что направление$\vec B$на самом деле не является наблюдаемой.

Всякий раз, когда вы вычисляете наблюдаемые в электромагнетизме — например, притягиваются или отталкиваются два параллельных тока, или испытывают ли два асимметричных тока выравнивающий или противодействующий крутящий момент — вы всегда обнаруживаете, что используете правило правой руки. четное число раз. Например, вы используете правило правой руки, чтобы найти направление$\vec B$, затем снова используйте правило правой руки, чтобы найти направление$\vec v \times \vec B$. Если бы вы постоянно использовали левую руку при любых обстоятельствах, вы бы не согласились с другими людьми относительно направления движения.$\vec B$, но вы предсказали бы все ту же динамику.

Это свойство электромагнетизма, при котором не имеет значения, используете ли вы правую или левую руку для вычисления направления векторного произведения, известно как «сохранение четности » . Хотя электромагнетизм не меняется при преобразовании четности (которое превращает вашу правую руку в левую), это не совсем верное утверждение о мире: в слабом ядерном взаимодействии существуют разные правила взаимодействия частиц со спином в зависимости от параллельна ли их ось вращения их импульсу (то есть «северный полюс вперед») или антипараллельна («южный полюс вперед»).

Это работает, потому что мы используем одно и то же правило правой руки для определения силы, с которой магнитное поле действует на ток. Да, правило правой руки является произвольным - правило левой руки сработало бы так же хорошо, за исключением, возможно, того, что большинство студентов заставляли бы использовать менее ловкую руку для исполнения танцев во время экзаменов. И всегда бывает так, что такого рода правила правой/левой руки встречаются в парах, что делает наблюдаемый результат не произвольным.

Я постараюсь уточнить то, что я сейчас говорю, я так это понял.

Прежде всего, взгляните на векторные перекрестные произведения, если вы не уверены, что происходит внутри правила Био-Савара и связанных с ним вещей. Затем вам снова будет представлено правило правой руки. Говоря о правиле правой руки, я НЕ имею в виду правило хвата правой рукой (которое идентично тому, что обсуждается в этом содержании), а правило, касающееся трех перпендикулярных векторов. Почему? Почему работает правило правой руки? Позвольте мне сказать вам, что это происходит только в области/парадигме физики, с которой мы все согласились. Это чисто определение. НЕТ фактического направления перпендикулярного вектора, полученного векторным перекрестным произведением, это произвольный выбор, но мы, люди, определили, что он находится в определенном направлении. Но на самом деле для этого полученного вектора нет реального направления (например, вхождения в/из плоскости). Мы используем правило правой руки, которое согласует все выводы и результаты, полученные теми, кто пришел раньше. Чтобы быть точным, эти выводы и результаты также основываются на этих правилах.

Если это все еще кажется абсурдным, подумайте о направлении магнитного поля. Вы когда-нибудь видели его? Вы когда-нибудь были свидетелем одного? Возможно, вы были свидетелем, но когда вы говорите, что чувствуете это магнитное поле, на самом деле вы ощущаете магнитную силу. Сможете ли вы наблюдать только магнитное поле, без магнитной силы? Нет! Но мы рассматриваем магнитное поле как вектор, чтобы облегчить наше понимание. Магнитное поле — это то, что вызывает магнитную силу. Магнитное поле не имеет смысла без магнитной силы. Это чисто виртуальное, которое мы использовали, чтобы описать все лучше.