16 votos

la corriente en el alambre + especial de la relatividad = magnetismo

La corriente en el alambre + carga en movimiento al lado de alambre crea la fuerza magnética en el marco de referencia estacionario O de fuerza eléctrica en el movimiento de marco de referencia a partir de la relatividad especial debido al cambio en la densidad de carga, etc.... Creo entender esto y creo que es super cool. Ahora aquí está el problema...

La corriente en el alambre + estacionaria cargo lado de alambre, crea ninguna carga neta. Esta es la forma en que la naturaleza se comporta. Voy a conseguir. Mi pregunta es ¿por qué no puedo utilizar el mismo de la relatividad especial de la lógica como en el anterior, es decir, la corriente en el alambre causa de los electrones en el alambre para contratar de acuerdo con la relatividad especial por lo que tiene que ser un cargo neto en el cable, que actúa entonces sobre estacionaria de carga al lado de alambre.

He estado leyendo y leyendo y leyendo y he llegado a la siguiente:

(1) Cuando los electrones en el alambre obtener acelerado para crear actual de la distancia entre ellas realmente se expande de acuerdo con la relatividad especial - algo que ver con las campanas de la nave espacial de la paradoja - que no voy a pretender entender

(2) Esta expansión de (1) es exactamente lo contrario y de igual magnitud a la contracción de la relatividad especial, a continuación, las causas y la expansión y contracción cancelar para mantener la densidad de carga en el alambre constante y por lo tanto no hay carga neta en el cable

Aquí están mis preguntas:

Es la explicación anterior correcta? Si es así, explique porque no entiendo

Si no es correcto, ¿qué está pasando?

Esto me está volviendo completamente loco.

12voto

barry Puntos 131

Supongamos que usted comience con un lineal de la densidad de carga $\lambda^+$ de las cargas positivas y $-\lambda^-$ de cargas negativas en el cable, todo en reposo.

Caso 1: No hay corriente, la carga de prueba estacionaria

Se supone que tiene un neutro de alambre con ninguna corriente. Por lo tanto,$\lambda^- = \lambda^+$. No hay ningún otro marco que vale la pena considerar, ya que nada de lo que está en movimiento, de todos modos.

Incluso si usted hizo entrar en otro marco, cualquier cambio en la densidad de carga afectarán a los electrones y los núcleos igualmente. Así, el alambre es neutral en todos los marcos, y la prueba de cargos están completamente afectado por ella.

Caso 2: distinto de Cero, la corriente, la carga de prueba con los electrones en movimiento

Ahora supongamos que usted tiene un cable con corriente. De nuevo, el cable es neutral en el laboratorio de marco $S$, donde la mayor parte de ella no se mueve. En este marco, todavía debe tener $\lambda_S^- = \lambda_S^+$, incluso a pesar de que se están moviendo los electrones y los núcleos no están.

Si caemos en el marco del resto $S'$ de la mayor parte de electrones de movimiento, entonces la distancia entre los electrones debe ser diferente, y de hecho debe ser mayor. Dado que la carga no cambia cuando se cambia marcos, sabemos $\lambda_{S'}^- < \lambda_S^-$. Del mismo modo, los núcleos espaciado será la longitud de la contratada, por lo $\lambda_{S'}^+ > \lambda_S^+$. En este marco, a continuación, $\lambda_{S'}^+ > \lambda_{S'}^-$, de modo que el alambre se ve cargado positivamente, y un (positivo) carga de prueba en reposo en este marco $S'$ será repelida.

Como se puede comprobar, esto es exactamente lo que la fuerza de Lorentz que la ley indica. Si el electrón a granel movimiento es en el $-z$-dirección, entonces la corriente es en el $+z$-de la dirección, y el campo magnético a lo largo de la $+x$-eje (suponiendo que el cable coincide con el $z$-axis) es en el $+y$-dirección. Una carga positiva con la velocidad en la $-z$-dirección de un campo magnético en el $+y$-dirección experimentará una fuerza en la dirección de $(-\hat{z}) \times (+\hat{y}) = +\hat{x}$, lejos del alambre.

Caso 3: distinto de Cero, la corriente, la carga de prueba estacionaria

Ahora, considere la instalación de la siguiente manera. En $S$, los núcleos y la carga de prueba son fijos, pero los electrones se están moviendo en la $-z$-dirección. Al igual que antes, podemos transformar a los electrones' marco del resto, donde nos encontraremos con que el cable está cargado positivamente. Sin embargo, también tenemos que la carga de prueba se mueve en el $+z$dirección $S'$, y que hay una corriente de cargas positivas en el $+z$-la dirección (que podríamos negligencia anterior). Aquí la plena fuerza de Lorentz que la ley nos dice que hay un $qE$ repulsión, y también una $q \vec{v} \times \vec{B}$ atracción, y en el hecho de que la perfección el equilibrio en este marco, por lo que aún no existe una fuerza neta.

Resumen

El espacio entre los electrones sólo se expande si usted mantenerse en su marco como en la aceleración. El espaciamiento medido por un observador que no se acelera es igual, en consonancia con la hipótesis de que el alambre permanece neutral en el laboratorio de marco. Sólo puede utilizar la electrostática ley de Coulomb si usted está en el fotograma donde la carga de prueba es de interés fijo. Si usted está en un marco donde el cargo se sigue moviendo, usted necesita el pleno de Lorentz de la ley, con independencia de los campos eléctricos y magnéticos están presentes en ese marco.

3voto

Dave Puntos 1447

Respuesta corta: este tipo de exposición, y el video en particular, brillante sobre algunos de los detalles que complican la situación.

He comprobado con el artículo 12.2 de Jackson ("Sobre la Cuestión de la Obtención del Campo Magnético, Fuerza Magnética, y las Ecuaciones de Maxwell de la Ley de Coulomb y la teoría Especial de la Relatividad"). Creo que la clave de la instrucción es: "Uno de los supuestos clave o es un hecho experimental que en un marco de K donde todos la fuente de los cargos de la producción y el campo eléctrico $\vec{E}$ están en reposo, la fuerza sobre una [test] carga en $q$ está dado por $\vec{F}=q \vec{E}$ independiente de la velocidad de la $\vec{u}$ de la carga en ese marco".

Esta sección se refiere a: D. H. Firsh y L. Willets, Am. J. Phys. 24 574, (1956) y El capítulo 3 de M. Schwartz Principios de la Electrodinámica McGraw-Hill, Nueva York (1972) como la más completa de las exposiciones de esta forma de obtención de las ecuaciones de Maxwell en el contexto de la relatividad especial.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X