¿La fuerza debida al campo eléctrico es instantánea? Si no es así, ¿por qué?

Question

Supongamos que una carga $q$ experimenta una fuerza debida a la carga $Q$ . Supongamos que movemos la carga $Q$ muy lentamente (sin aceleración) cuál es el impacto instantáneo en la carga $q$ ? ¿Cómo se $q$ ¿Reaccionar?

Answer 1

No hay dos cosas en el universo que ocurran "instantáneamente", a menos que estén exactamente en el mismo lugar, porque "instantáneamente" tendría diferentes significados para los observadores que se mueven a diferentes velocidades. Las ecuaciones de Maxwell, que describen perfectamente las interacciones electromagnéticas para la mayoría de los fines prácticos, contienen términos dependientes del tiempo que describen la propagación de los cambios en un campo electromagnético. Si su Q se mueve en absoluto, ya sea rápido o lento, el cambio resultante en su campo a una distancia D no se produce hasta un momento t = D/c . Es decir, el cambio se propaga desde Q a la velocidad de la luz. Este es un hecho observable que, según la relatividad especial, es igual para todos los observadores.

Answer 2

Si aceleras Q, entonces crearás un campo eléctrico cambiante, que crea un campo magnético cambiante, que crea un campo eléctrico cambiante, etc., y el resultado serán ondas EM que emanan de Q, y viajarán a c hasta q, cambiando la fuerza sobre q cuando lleguen.

Pero si no hay aceleración, no hay nada a lo que reaccionar. La RS dice que no existe tal cosa como un objeto en movimiento en un sentido objetivo; hay algún marco de referencia en el que Q es estacionario y el campo eléctrico es fijo. q experimentará una fuerza eléctrica cambiante a medida que se mueve a través de diferentes partes de ese campo, pero el campo en sí mismo permanece constante, y no hay nada que se propague.

Answer 3

No es instantánea.Según el potencial de Lienard Wiechert, donde se puede ver que el efecto de la carga no viaja más rápido que la luz.Así que la fuerza no actúa instantáneamente.

Answer 4

Supongamos que se considera que q está en reposo. Si Q se mueve, entonces la fuerza eléctrica que siente q señalará el retrasado posición de Q.

Si Q se mueve uniformemente en línea recta, la aceleración real sentida por q, por las galgas extensométricas dispuestas a su alrededor, apuntará en una posición diferente - ¡a la posición instantánea de Q en su marco de referencia!

Al menos, ese será el estado de equilibrio algún tiempo después de que Q comience a moverse a un ritmo constante.

Esto se debe a magnético efectos de la carga en movimiento. Al menos, así es como se interpreta toda la majestuosidad cuatridimensional de la fuerza electromagnética desde un marco de referencia inercial.

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¿Cómo se mide sólo la fuerza eléctrica pura? Un dispositivo de medición podría ser un pequeño puntero dipolar. Pero eso se hace utilizando cargas en uno o ambos extremos, que sienten los mismos efectos secundarios. A priori, creo que la "verdadera" carga eléctrica pura no se puede medir localmente, ya que la interpretación de los efectos de corrección depende de tu marco de referencia.

Pero si se comienza con cargas estacionarias, y se monitorea todo cuando Q comienza a moverse, cambiar de dirección, y otros experimentos; se puede ver el retraso inicial de cualquier efecto y elaborar las reglas consistentes con la velocidad finita de propagación.

Answer 5

Puedes tratar eso como un instante si trabajas con distancias y velocidades suficientemente pequeñas, pero no lo es. Si alguna vez estudias la teoría de campos te encontrarás con potenciales retardados que son precisamente esto: el campo se propaga a la velocidad de la luz y ya no se ve como un instante