Является ли магнитное поле/сила просто релятивистским электрическим полем/силой или есть фундаментальная разница?

Я прочитал эти вопросы:

Разница между электрическим и магнитным полем (относительно ЭЭГ и МЭГ)

Может кто-нибудь объяснить магнитные и электрические поля?

Объясните происхождение магнитных полей простыми словами.

Механизм взаимосвязи электрических и магнитных полей.

где сказано:

Самое простое объяснение, которое я знаю, требует только одного пробного заряда и двух систем отсчета с относительной скоростью между ними. Кадр 1: заряд находится в состоянии покоя. Это источник (чисто) электрического поля. Кадр 2: заряд движется. Это ток и источник магнитного поля.

Понимание связи между электричеством и магнетизмом

В чем принципиальное различие между электрическими и магнитными силами?

где сказано:

Электрические силы создаются как движущимися, так и неподвижными зарядами и действуют на них; в то время как магнитные силы создаются и действуют только на движущиеся заряды.

Может ли магнитная сила быть просто электрической силой в другой системе отсчета?

Магнитное поле как эффект относительности?

Поле Е:

  1. заряд неподвижен по отношению к наблюдателю

  2. монополь

  3. линии силы радиально сходятся

  4. легко заблокировать

  5. через виртуальные фотоны

Поле М:

  1. заряд движется к наблюдателю

  2. диполь

  3. не может быть заблокирован

  4. через виртуальные фотоны

Мы знаем, что электроны также имеют заряд Е и дипольный момент М. Но магнит обычно не имеет заряда Е.

Электрические силы могут действовать и на различные материалы, такие как статически заряженный пластик.

Магнитные силы обычно могут действовать только на металлы, но не на пластмассы.

Ни один из этих вопросов не говорит о том, существует ли одна фундаментальная сила, ЭМ сила, и она по-разному действует на разные материалы и в зависимости от того, движется ли заряд относительно наблюдателя, или есть электрическая сила, а магнитная сила , и оба они опосредованы виртуальными фотонами, но действуют на разные материалы и по-разному в зависимости от того, движутся ли они относительно наблюдателя.

Еще говорят, что с магнитным полем заряд движется относительно наблюдателя. Но если вы посмотрите на магнит, у него есть магнитное поле и магнитная сила, и он не движется относительно наблюдателя.

Есть ли фундаментальная разница или поле/сила M просто поле/сила E в теории относительности (движении)?

Вопрос:

  1. В чем принципиальная разница между Е и М полем? Просто один неподвижен, а другой движется относительно наблюдателя?

  2. Есть ли только одна сила, ЭМ-сила, или есть сила Е и сила М, поскольку они могут по-разному действовать на разные материалы? Является ли сила М просто силой Е в теории относительности?

@ Гурбир Сингх, вы говорите, что «атомные электроны движутся вокруг своих соответствующих ядер, составляющих диполь, и диполи выровнены в одном направлении». Разве диполь не является собственным спином электрона?
Комментарий @GurbirSingh неверен. Макроскопическое магнитное поле ферромагнитного материала действительно вызвано выравниванием микроскопических магнитных моментов, но (в ферромагнетиках) эти атомные магнитные моменты возникают из-за спина электрона, а не из-за «электронов, движущихся вокруг своих соответствующих ядер». Некоторое магнитное поведение действительно обусловлено магнитным моментом, вызванным орбитальным движением, но это не относится к ферромагнетикам.
@ Эмилио Писанти, вы говорите: «Некоторое магнитное поведение действительно связано с магнитным моментом, вызванным орбитальным движением, но это не включает ферромагнетики». Не могли бы вы рассказать мне об этом некоем магнитном поведении, возникающем из-за орбитального движения?

Ответы (4)

Хотя я согласен с ответом, опубликованным Лесником, стоит отметить, что не каждое магнитное поле можно рассматривать как возникающее из электрического поля. Это неверно даже для юниформ-полей!

Причина в том, что есть два инварианта электромагнитного поля,

Е 2 − Б 2 и Е ⋅ Б
которые не меняются при преобразованиях Лоренца. Если вы начинаете только с магнитного поля, нет никакого способа преобразовать его только в электрическое поле. Мы говорим Е и Б едины, потому что свободно переходят друг в друга, но есть ограничения. Это похоже на то, как пространство и время все еще различны, несмотря на то, что они объединены в пространство-время; пространственноподобный интервал не может быть преобразован во времениподобный.

Спасибо. Вы говорите: «не каждое магнитное поле можно рассматривать как возникающее из электрического поля. Это неверно даже для однородных полей». Есть ли пример магнитного поля без электрического поля? Постоянный магнит? И есть ли у вас ответ на вопрос, почему пластик может быть электростатическим, но не намагниченным? Почему эти поля действуют на разный материал?
@ ÁrpádSzendrei Да, поле постоянного магнита является примером чистого магнитного поля. Следовательно, вы не можете преобразовать его в чистое электрическое поле, хотя, конечно, вы можете преобразовать его в смесь магнитного и электрического полей.
@ ÁrpádSzendrei Ну, для примера с пластиком и магнитом все сводится к следующему: чистое электрическое поле не может превратиться в чистое магнитное поле и наоборот. Статические заряды создают чистые электрические поля, а стационарные токи создают чистые магнитные поля. Поскольку заряды в пластике не двигаются, они создают электрические поля, которые «более электрические, чем магнитные», в то время как для магнитов все наоборот.
Вы говорите: «Поскольку заряды в пластике не двигаются, они создают электрические поля, которые «более электрические, чем магнитные», в то время как для магнитов все наоборот». Что вы имеете в виду, что это противоположно для магнитов? Значит, в постоянном магните, у которого нет электрического поля, движутся заряды?
@ ÁrpádSzendrei Ну, дешевая классическая модель магнита - это постоянный ток, движущийся по петле. Таким образом, нет чистого заряда, но есть ток. Я не сказал этого явно, потому что для реального объяснения постоянного магнита вам нужны квантовые эффекты, но это применимо, например, к электромагниту.
если заряды и токи остаются фиксированными, в то время как координаты движутся, эти инварианты остаются фиксированными в пространстве. Если заряды и токи переставляются в соответствии с конформным преобразованием, изменяются ли инварианты по известному рецепту?

Принципиальной разницы между электрическим полем и магнитным полем нет.

Ну, вы можете рассмотреть какую-то точку в пространстве в какой-то момент времени и измерить/рассчитать электрическое поле и магнитное поле в этой точке в этот момент. Вы получите некоторый результат: электрическое поле Е → , магнитное поле Б → . Ладно, нет никакой двусмысленности.

Но если кто-то другой, двигаясь в соответствии с вами, измерит/вычислит электрические и магнитные поля в тот же самый момент в той же самой точке, он получит другие результаты. В зависимости от его скорости результатом может быть даже «нет электрического поля» или «нет магнитного поля».

Утверждение «в этой точке ЕСТЬ электрическое поле» может быть правильным или неправильным в зависимости от системы отсчета. И невозможно сказать, какая система отсчета лучше. Вообще говоря, нельзя сказать, есть ли здесь «на самом деле» электрическое поле. Но можно сказать, есть ли электромагнитное поле.

Электрические и магнитные поля не могут существовать независимо друг от друга. Если в одной системе отсчета присутствует только один из них, то в другой системе отсчета присутствуют оба. Итак, по сути, оба они являются одним и тем же полем.

Спасибо. Вы говорите: «измерьте/рассчитайте электрическое поле и магнитное поле в этой точке в этот момент». Скажите, пожалуйста, как вы можете их измерить? Я знаю, что вы можете их рассчитать, но как вы их измеряете? А вы говорите, что они не могут существовать независимо. Как насчет постоянного магнита? Этот магнит является магнитом для каждого наблюдателя. И для него не нужно электрическое поле?
@ ÁrpádSzendrei Магнит притягивает каждого наблюдателя - это правильно. Ему не нужно электрическое поле - тоже правильно. Если магнит не движется, он создает вокруг себя только магнитное поле. Но это правильно только в вашей системе отсчета! С точки зрения другого наблюдателя, этот самый магнит в этот самый момент движется и создает как магнитное, так и электрическое поля!
@ ÁrpádSzendrei Теперь к вопросу о том, «как измерить поле». Вы можете поместить «зондовый» заряд в заданную точку и измерить силу, действующую на заряд. Если пробный заряд не движется, это экспериментальный факт, что сила пропорциональна заряду, а электрическое поле по определению равно Е → "=" Ф → / д . Для измерения магнитного поля нужно измерить силу, действующую на движущийся пробный заряд, и вы найдете вектор Б → такой, что Ф → "=" д * в → Икс Б → .

Я задавал себе этот же вопрос. Ответ заключается в том, что электрическая сила и магнитная сила — совершенно разные вещи.

Когда физики говорят об электромагнитной силе как о единой силе, на самом деле они должны иметь в виду, что у нас есть единый набор уравнений (уравнения Максвелла), которые описывают их оба вместе.

На уровне квантовой электродинамики и электрическое поле, и магнитное поле опосредованы обменом виртуальными фотонами. Однако модель «виртуального фотона» на самом деле не решает вопрос о том, являются ли электрическое поле и магнитное поле одним и тем же. Обмен виртуальными фотонами — это просто то, что мы вычисляем для определения сечений рассеяния.

Я понимаю, что в этом ответе я на самом деле не объяснил, откуда я знаю, что электрические поля и магнитные поля - это разные вещи. Но я полагаю, что бремя доказательства ложится на тех, кто говорит, что в основе своей это одно и то же.

Ответ состоит в том, что ни одно только электрическое поле, ни одно только магнитное поле не могут считаться здесь центральным элементом. Скорее, это две части — два векторных поля, — которые вместе образуют тензор поля или тензор Фарадея. Это тензор второго ранга; если вы не знакомы с ним, обратите внимание, главным образом, что его можно записать как матрицу 4 на 4, и уравнения поля могут быть записаны в ее терминах, как и уравнение для силы, действующей на заряженную частицу. Тензор поля - вот что это такое. Его отношение к различным системам отсчета можно сравнить с отношением между вектором и осями координат. Заданный вектор, такой как сила или что-то в этом роде, будет иметь компоненты, которые зависят от того, какие направления в пространстве вы выбрали при настройке системы координат, но это все та же сила и тот же вектор, когда вы переходите из одной системы координат в другую, даже если компоненты при этом меняются. Аналогичным образом тензор второго ранга, описывающий электромагнитное поле, является тем, чем он является, независимо от инерциальной системы отсчета, но его компоненты выражают, какую форму он принимает в любой данной системе отсчета. Эта форма может быть электрической, магнитной или и той, и другой, в зависимости от обстоятельств.

Является ли магнитное поле/сила просто релятивистским электрическим полем/силой или есть фундаментальная разница?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v