Я узнал, что движущиеся заряды создают магнитные поля, которые, в свою очередь, воздействуют на другие движущиеся заряды. Увидев объяснения, указывающие на специальную теорию относительности, я немного сбит с толку. Можно ли считать ВСЕ магнитные поля электрическим полем определенной системы отсчета?
А если есть относительное движение между электронами провода и покоящимся зарядом (из лабораторной системы отсчета), то не будет ли он испытывать магнитную силу от системы отсчета электрона? Я не уверен, так ли это на самом деле, поэтому даже если стационарный заряд притягивается к проводу, можно ли его учитывать как электростатическую силу от лабораторной рамы из-за сокращения длины и как магнитную силу от электронов POI?
Я даже не совсем понимаю, как сформулировать двусмысленность, которая у меня в голове. Подробные ответы очень приветствуются :)
Можно ли считать ВСЕ магнитные поля электрическим полем определенной системы отсчета?
Нет. Теория относительности действительно говорит нам, что электрические и магнитные поля находятся в равной степени. В некоторых ситуациях вы можете найти рамку, в которой есть только электрическое поле. В других вы можете найти рамку, где есть только магнитное поле. Но в большинстве случаев вы не можете сделать ни того, ни другого.
А если есть относительное движение между электронами провода и покоящимся зарядом (из лабораторной системы отсчета), то не будет ли он испытывать магнитную силу от системы отсчета электрона? Я не уверен, так ли это на самом деле, поэтому даже если стационарный заряд притягивается к проводу, можно ли его учитывать как электростатическую силу от лабораторной рамы из-за сокращения длины и как магнитную силу от электронов POI?
Я не уверен, что это вас смущает, но вспомните несколько основных примеров из теории относительности. Например, предположим, что в вашем кадре мимо вас проходит космический корабль. В вашем кадре это может произойти очень быстро, потому что длина космического корабля сократилась. По вашему мнению, в рамках космического корабля это происходит очень быстро, потому что ваше время растягивается. Так что же происходит на самом деле? Это действительно замедление времени или действительно сокращение длины? Конечно, дело в том, что оба кадра находятся в равных условиях. Замедление времени в одном кадре можно эквивалентно описать как сокращение длины в другом, и ни то, ни другое по своей сути не является более правильным.
Точно так же в некоторых ситуациях то, что может быть описано как магнитная сила, вызванная движением в магнитном поле в одной системе отсчета, может быть описана как электрическая сила, вызванная электрическим полем, в другой системе отсчета. В каждой отдельной системе отсчета абсолютно все работает как обычно: верны уравнения Максвелла, выполняется выражение для силы Лоренца и так далее. Так, например, в системе отсчета, где заряд неподвижен, на него не действует магнитная сила, даже если она могла бы возникнуть в другой системе отсчета, где он движется. Описание происходящего меняется между разными кадрами, но ни один из них не является более «правильным».
Утверждение, что магнитные силы « на самом деле всегда возникают только из-за электрических сил из-за дисбаланса заряда из-за сокращения длины в другой системе отсчета», не имеет смысла. В общем, это не работает, и это все равно, что сказать: «замедления времени на самом деле не существует, существует только сокращение длины». На самом деле это полная противоположность духу относительности.
Забудьте о специальной теории относительности.
В лабораторной рамке провод имеет нейтральный заряд, поэтому не имеет электрического поля.
Однако в лабораторном кадре есть ток. Этот ток создает магнитное поле.
Это означает, что в месте вашего тестового заряда будет магнитное поле. Однако вы конкретизируете стационарный тестовый заряд. Напомним, что магнитная сила Лоренца, действующая на заряд, пропорциональна скорости. Таким образом, несмотря на то, что на вашем тестовом заряде есть магнитное поле, он не ощущает никакой силы.
То есть заряд НЕ притягивается и не отталкивается от провода с током.
редактировать:
Теперь давайте изменим систему отсчета на систему, движущуюся параллельно проволоке с током (система может двигаться вместе с основными носителями заряда или против них). Предположим, что ток создается положительными зарядами, движущимися в направлении в решетке отрицательных зарядов. Говоря качественно, произойдет несколько эффектов.
(1) В новой системе отсчета положительные и отрицательные заряды в проводе испытывают некоторое сокращение длины. Сокращение длины будет различаться между двумя типами зарядов, потому что + и - заряды имеют относительную скорость. Эта разница в сокращении длины приводит к результирующей разнице в плотности заряда для + и - зарядов. Эта разница в плотности заряда означает, что в этой движущейся системе отсчета провод имеет суммарный локальный заряд. Я считаю, что этот суммарный заряд может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от того, каким образом мы усилили его, в результате чего линии электрического поля указывают на провод или от него. Это Е-поле воздействует на пробный заряд.
(2) В большинстве усиленных фреймов по проводу по-прежнему будет течь чистый ток. Этот ток создает магнитное поле в месте расположения пробного заряда. Однако в этой движущейся системе отсчета пробный заряд теперь имеет скорость. Теперь пробный заряд движется с некоторой скоростью сквозь магнитное поле. Если вы воспользуетесь правилом правой руки, вы увидите, что сила Лоренца на этом пробном заряде направлена либо к проводу, либо от него.
Я утверждаю, что электрическая сила, возникающая в результате сокращения плотности заряда по длине, и магнитная сила точно уравновешивают друг друга, так что нет никакой силы по направлению к проводу или от него, независимо от того, насколько быстро вы ускоряетесь в направлении переноса тока. Я не доказываю это здесь, но кто-то, у кого больше времени, мог бы более тщательно пройтись по всей математике, повышениям, отрицательным знакам и т. д. и найти ожидаемый результат.
Позвольте мне рассмотреть крайний случай: притягивает ли провод с током неподвижный заряд, расположенный на расстоянии, если ток в проводе равен нулю? В таком случае движения нет, теория относительности не имеет значения, так что же происходит?
Электрическое поле стационарного заряда поляризует заряды в проводе, поэтому создается впечатление, что неподвижный заряд будет притягиваться к проводу.
Хариш Раджу
Кнчжоу
Кнчжоу