La descripción fenomenológica de la carga en la fuente y el sumidero: ¿es realista?

Question

He oído una y otra vez describir al electrón como una fuente del campo eléctrico, pero es un término engañoso. Fuente hace una cosa de un grifo, con un flujo constante de algo saliendo de ella. Está claro que no es el caso de un electrón.

Intento averiguar la validez de la siguiente afirmación

Una carga, por ejemplo un electrón, es un emisor perpetuo de un flujo de potencial electromagnético [en forma de pares de partículas virtuales polarizadas que entran y salen de la existencia] y es, por tanto, un creador permanente, o más bien un iniciador consistente de un flujo virtual de energía".

Esto me suena intuitivamente mal, creo que el autor está llevando el concepto matemático de partículas virtuales demasiado lejos.

Answer 1

Existe una gran tradición en el electromagnetismo de hablar de los campos eléctricos utilizando la misma terminología que usamos para los campos de velocidad.

Por ejemplo, hablamos del flujo, que justamente es un flujo por área (y a veces lo multiplicamos por el área y lo seguimos llamando flujo, lo que es aún más confuso al llamar flujo a dos cosas) pero no es un flujo porque no es un campo de velocidad.

También tomamos prestada otra terminología, llamamos a las cosas potenciales aunque no son energía potencial por carga y de hecho es realmente un campo escalar dependiente del gauge en el mejor de los casos y no una energía asociada a un sistema.

A veces llamamos a una emf trabajo por carga o potencia por corriente aunque el circuito esté en movimiento y por tanto la corriente y por tanto las cargas no vayan en el sentido del circuito (la emf se integra en el sentido instantáneo del circuito).

Estos dos últimos son realmente erróneos, salvo que los introducimos en la estática y no solemos advertir a la gente de que las ideas de potencia y energía no se generalizan.

Así que llamar a las cosas una fuente es lo menos molesto. No estamos usando el mismo nombre para significar dos cosas diferentes. No estamos gastando un tiempo enorme en construir relaciones que luego no se generalizan. Porque, ¿es realmente tan malo imaginar que algo se desplaza a lo largo de una línea de campo con una fuente y un sumidero? Tenemos un campo vectorial que tiene lugares de divergencia positiva y lugares de divergencia negativa. Parece poco daño hablar de ellos como fuentes y sumideros.

Claro, realmente no hay trocitos de cosas eléctricas y magnéticas viajando a lo largo de las líneas de campo porque entonces no se podría tener el campo cero en un marco y no cero en otro.

Pero eso es porque justamente es un solo campo electromagnético y sólo romperlo en dos campos era un error. Pero mientras lo hayas dividido no veo el daño en describirlo como una velocidad para que puedas hablar de flujo y cómo se relaciona con la fuente neta encerrada.

La parte del flujo de energía parece totalmente errónea, la energía fluye objetivamente de forma ortogonal a los campos.

Answer 2

La descripción fenomenológica de la carga en la fuente y el sumidero: ¿es realista?

No es realista en absoluto. Para ser sincero, es totalmente engañoso.

He oído una y otra vez describir al electrón como una fuente del campo eléctrico, pero es un término engañoso.

Sí lo es, porque como dijo Timeo, es la electromagnético campo. Ver a Minkowski hablando de ello en Espacio y tiempo :

"En la descripción del campo causado por el propio electrón, aparecerá entonces que la división del campo en fuerzas eléctricas y magnéticas es una división relativa con respecto al eje del tiempo asumido; las dos fuerzas consideradas conjuntamente pueden ser descritas más vívidamente por una cierta analogía con la fuerza-tornillo en mecánica; la analogía es, sin embargo, imperfecta".

Nótese cómo dijo el ¿campo? Es un campo y dos fuerzas. El electrón no tiene un campo eléctrico ni un campo magnético, tiene un electromagnético campo. Así que representaciones como esta en Física 106 de Andrew Duffy son engañosas:

Lo que ha fallado es que hay una confusión entre campo y fuerza. Por eso se puede leer "Las líneas de fuerza también se llaman líneas de campo" . Las interacciones del campo electromagnético dan lugar a una fuerza "eléctrica" lineal y/o a una fuerza "magnética" rotativa. Cuando sólo vemos la fuerza lineal hablamos de un campo eléctrico, cuando sólo vemos la fuerza rotacional hablamos de un campo magnético. Entonces, cuando se tiene en cuenta este error, la descripción de la fuente y el sumidero sigue siendo errónea. Fíjate en las direcciones de las puntas de flecha, y observa que dos electrones se repelen, dos positrones se repelen, y un electrón y un positrón se atraen. No hay manera de que esas puntas de flecha "funcionen" para eso.

La fuente hace una cosa de un grifo, con un flujo constante de algo que sale de él. Está claro que este no es el caso de un electrón.

Claramente. Tampoco es cierto para un positrón.

Intento averiguar la validez de la siguiente afirmación: Una carga, por ejemplo un electrón, es un emisor perpetuo de un flujo de potencial electromagnético [en forma de pares de partículas virtuales polarizadas que entran y salen de la existencia] y es, por tanto, un creador permanente, o más bien un iniciador consistente de un flujo virtual de energía.

Me temo que es una tontería.

Esto me suena intuitivamente mal, creo que el autor está llevando el concepto matemático de partículas virtuales demasiado lejos.

De acuerdo. Cuando el electrón y el protón se atraen mutuamente, "intercambian el campo" de manera que al átomo de hidrógeno no le queda mucho campo. Esta es la realidad que subyace al intercambio de partículas virtuales.