He escuchado que la relatividad especial hace inaplicable, el concepto de los campos magnéticos sustituyéndolos por efectos relativistas entre cargas en movimiento en marcos de velocidad diferentes. ¿Es esto cierto? Si es así, ¿cómo esto funciona?
[Nota temporal, se eliminarán más adelante: este es mi primer intento de componer una pregunta tutorial uno mismo-respondió, que para mi sorpresa intercambio apilado parece fomentar algo fuertemente. Así que, aquí va...]
Aunque la relación entre la teoría especial de la relatividad y campos magnéticos de frecuencia se señala como hacer que los campos magnéticos irrelevante, esta no es la manera correcta de decirlo.
Lo que en realidad desaparece es la necesidad de magnético atracciones y repulsión. Eso es porque con la elección correcta de movimiento de los marcos de una fuerza magnética siempre puede ser explicado como un tipo de electrostática de atracción o repulsión hecho posible por los efectos relativistas.
La parte en la que demasiado a menudo es pasado por alto o malinterpretado es que estos cambios en la interpretación de las fuerzas de no eliminar los campos magnéticos de sí mismos. Una manera simple de explicar por qué esto debe ser cierto es que si no, una brújula iba a dar diferentes lecturas dependiendo de en qué marco se observó que a partir de. Así que para mantener la consistencia a través de marcos, los campos magnéticos deben permanecer en su lugar, incluso cuando dejan de jugar un papel en el principal atractivo o repulsivo las fuerzas entre los cuerpos.
Uno de los mejores descripciones de la forma especial de la relatividad transforma el papel de los campos magnéticos se pueden encontrar en la Feynman Lectures on Physics. En el Volumen II, Capítulo 13, Sección 13-6, La relatividad de los campos magnéticos y eléctricos, Feynman se describe un bien ejemplo simplificado de un alambre interno de los electrones se mueven a una velocidad v a través del alambre, y una externa de electrones que también se mueve en v cercana y paralela al alambre.
Feynman señala que en la electrodinámica clásica, los electrones se desplazan dentro del cable y la externa de electrones generan campos magnéticos que hacen que se atraen. Por lo tanto, desde el punto de vista de los observadores humanos viendo el hilo de las fuerzas que atraen a los externos de electrones hacia el alambre se están totalmente magnético.
Sin embargo, desde el interno y el externo, los electrones se mueven en la misma dirección y a la misma velocidad v, en especial de la relatividad dice que un observador podría "ride along" y ver tanto el interno y el externo, los electrones como en el resto. Ya que los cargos debe estar en movimiento para generar campos magnéticos, no puede en este caso ser no de los campos magnéticos asociados con el externo de electrones o en el interior de los electrones. Pero para mantener la realidad de la auto-consistente, el electrón debe obstante, todavía se sienten atraídos hacia el alambre y se mueven hacia él! ¿Cómo es esto posible?
Aquí es donde la relatividad especial juega un puro truco de magia en nosotros.
La primera parte del truco es darse cuenta de que hay otro jugador en todo esto: El alambre, que ahora se mueve hacia atrás a una velocidad v relativa a la inmóvil marco de los electrones.
La segunda parte del truco es darse cuenta de que el cable está cargado positivamente, ya que no se encuentra todos los electrones que ahora parece que está quieto. Eso significa que el movimiento de alambre, crea una corriente eléctrica que se compone de las cargas positivas se mueven en la -v dirección.
El tercer y niftiest parte del truco es donde la teoría especial de la relatividad de patadas en el.
Recordar que en la relatividad especial, cuando los objetos se mueven de manera uniforme se someten a una contracción de la longitud a lo largo de la dirección del movimiento llamado la contracción de Lorentz. Debo destacar que la contracción de Lorentz no es una especie de resumen o imaginario efecto. Es tan real como la compresión que se obtiene al exprimir algo en un vicio de agarre, incluso si es más suave en el objeto en sí.
Ahora piense por un momento: Si el objeto es también acusó a algunos medios número de cargas positivas por centímetro, lo que sucede si la calabaza el objeto cargado para que ocupe menos espacio a lo largo de su larga duración?
Bien, justo lo que usted piensa: Las cargas positivas a lo largo de su longitud también se comprime, lo que resulta en una mayor densidad de cargas positivas por centímetro de alambre.
Los electrones no se mueve desde su propia perspectiva, sin embargo, por lo que su densidad en el alambre no se comprime. Cuando se trata de la cancelación de carga, esto es un problema! Los electrones en el alambre no puede cancelar totalmente la mayor densidad de cargas positivas de la relativistically comprimido alambre, dejando el alambre con una carga neta positiva.
El paso final en el truco de magia es que desde el exterior electrón tiene una carga negativa, es ahora atraídos electrostáticamente para el alambre y su carga neta positiva. Así que aunque los campos magnéticos generados por los electrones han desaparecido, una nueva atracción se ha aparecido a tomar su lugar!
Ahora usted puede ir a través de todos los detalles de las matemáticas y averiguar la magnitud de esta nueva atracción electrostática. Sin embargo, este es uno de esos casos donde se puede tomar un conceptual de acceso directo al darse cuenta de que, ya que la realidad debe seguir siendo coherente consigo mismo, no importa lo que marco ver si a partir de la magnitud de esta nueva atracción electrostática debe ser igual a la atracción magnética como se ha visto anteriormente en el marco de un inmóvil de alambre. Si usted hacer obtener diferentes respuestas, usted necesita para mirar por encima de su trabajo.
Pero, ¿y el otro punto que mencioné anteriormente, el uno sobre el campo magnético no desaparecer? No el original, el campo magnético desaparece tan pronto como se toma el marco de la vista de los electrones?
Bien, seguro. Pero no olvide: a pesar de que los electrones no están en movimiento, la carga positiva de alambre está en movimiento y va a generar su propio campo magnético. Además, dado que el cable contiene el mismo número de cargas positivas como los electrones en la corriente, todo el movimiento en la dirección opuesta (-v), la dirección, el campo magnético resultante se parecen mucho a los de campo originalmente generados por los electrones.
Así, al igual que el método de atracción de los interruptores de puro magnético a puro electrostática como uno se mueve desde el marco de alambre para el movimiento de electrones marco, la causa de que el campo magnético cambia de puro electrones generados a puro positivo hilos generados. Entre estos dos extremos son otros de los fotogramas en los que tanto la atracción y la fuente del campo magnético convertido en mezclas lineales de los dos casos extremos.
Feynman se menciona brevemente el campo magnético generado por el movimiento del cable positivo, pero centra su discusión en su mayoría sobre la desaparición de los electrones generados por los campos magnéticos. Eso es un poco desafortunado, ya que puede dejar un lector casual con la impresión incorrecta de que el campo magnético como un todo desaparece. No, ya que violaría la auto-consistencia, haciendo una brújula (por ejemplo, el dipolo magnético de que la externa de electrones) se comportan de manera diferente dependiendo del marco desde el que se observan. La preservación del campo magnético como el conjunto de partículas de generar cambios de fotograma a fotograma, en muchos modos, tal como notable como el cambio en la naturaleza de la atracción o de repulsión de fuerzas entre los objetos, y es de destacar más visible.
Finalmente, todos estos ejemplos muestran que el campo electromagnético en realidad es una sola en el campo, una de cuyas manifestaciones abiertas puede cambiar drásticamente dependiendo de la trama, de la que se ve. Los efectos de tales campos, sin embargo, no están en juego. Aquellos que deben permanecer invariante incluso como la aparente mecanismos de cambiar y transformarse de una forma (o un conjunto de partículas) a otro.
La relatividad especial hace que la existencia de los campos magnéticos, una consecuencia inevitable de la existencia de campos eléctricos. En el sistema inercial B se mueven una con respecto a un sistema inercial de Una, puramente campos eléctricos de Un verá como una combinación de campos eléctricos y magnéticos en B. de Acuerdo a la relatividad, que ambos cuadros son igual de ajuste para describir los fenómenos y obedecen a las mismas leyes.
De manera especial de la relatividad de einstein, se quita la independencia de los conceptos (la independencia de los supuestos acerca de la existencia) de la electricidad y el magnetismo. Si uno de los dos campos existe, el otro existe el campo, también. Pueden ser unificadas en un tensor antisimétrico, $F_{\mu\nu}$.
Sin embargo, lo que la relatividad especial no es cuestión de la independencia de los valores de los campos eléctricos y los campos magnéticos. En cada punto del espacio-tiempo, hay 3 componentes independientes de la intensidad de campo eléctrico $\vec E$ y tres componentes independientes del campo magnético $\vec B$: seis componentes independientes en total. Eso es cierto para la electrodinámica relativista, tanto como el "pre-relativista de la electrodinámica" porque en realidad es la misma teoría!
Los imanes son objetos diferentes de objetos cargados eléctricamente. Era cierto antes de la relatividad y es cierto que con la relatividad, también.
Puede ser útil notar que la situación de los campos eléctricos y magnéticos (y de los fenómenos) es bastante simétrica. La relatividad especial no es algo que realmente nos instan a considerar los campos magnéticos para ser "menos fundamental". Muy por el contrario, su simetría de Lorentz significa que los campos eléctricos y magnéticos (y de los fenómenos) son igualmente fundamentales. Eso no significa que no podemos considerar los diversos formalismos y aproximaciones que ver los campos magnéticos o en todos los campos electromagnéticos – como se deriva de los conceptos, por ejemplo, meras consecuencias del movimiento de los objetos cargados en el espacio-tiempo. Pero tales formalismos no se nos impone por la relatividad.
Tema: los campos magnéticos de: r: el electrón y los electrones en el alambre y la B: los iones positivos en el cable
no puede ser el mismo, porque la cantidad total de carga en movimiento no es lo mismo. Es muy hermoso como el efecto neto es el mismo, te voy a dar y me pregunto cómo la aguja de la brújula es salvada. Un fenómeno natural verdaderamente inductora de asombro, que admitir.
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