¿Un campo magnético para trabajar sobre un dipolo magnético intrínseco?

Question

Cuando la liberación de un dipolo magnético en un campo magnético no uniforme, se acelerará.

Entiendo que para los bucles de corriente (y otros objetos macroscópicos) el momento magnético viene de las cargas en movimiento, y ya que los campos magnéticos no hacer ningún trabajo de los cargos (F perpendicular a v) se deduce que el trabajo realizado en el dipolo (que causó su ganancia en energía cinética) debe provenir de un lugar que las fuerzas magnéticas (como las fuerzas eléctricas en el material).

Sin embargo, ¿qué pasa con un puro momento magnético? Estoy pensando de una partícula con espín intrínseco. Por supuesto que tal cosa debe ser tratada con la mecánica cuántica, pero no la electrodinámica clásica a ser capaz de acomodar un puro dipolo magnético? Si es así, cuando me suelte el puro dipolo en forma no uniforme B-campo y se acelera, lo que fuerza hizo el trabajo? ¿Es correcto decir que los campos magnéticos HACER el trabajo, pero sólo en la pura dipolos (no en cargos)? O deberíamos palo con "fuerzas magnéticas nunca de hacer el trabajo", y el trabajo que en este caso se hace por alguna otra fuerza (¿qué?)?

Gracias a cualquiera que pueda aliviar mi confusión!

Answer 1

Sí, por supuesto que si un campo campo magnético es capaz de hacer una barra de imán gire o se mueva, se está realizando el trabajo. La declaración de que los campos magnéticos no hacer ningún trabajo sólo se aplica a punto-como puro cargas eléctricas.

Momentos magnéticos puede ser visualizado como objetos con un forzado movimiento de cargas (solenoides tienen el mismo campo magnético como imanes de barra), y si algo se mueve, la fuerza magnética se está convirtiendo en una fuerza que realiza el trabajo.

En términos de fórmulas, la fuerza magnética en un cargo es de us $q\vec v\times \vec B$, que es idéntica perpendicular a $\vec v$ y por eso no funciona. Sin embargo, las fuerzas sobre los dipolos magnéticos y más general de los objetos no tiene la forma $\vec v\times$ - que no son perpendiculares a $\vec v$, por lo que el trabajo en general.

Answer 2

Me voy a tomar un riesgo y tratar de contestar a esta pregunta, a pesar de que mi respuesta es diferente a Lubos y él tiene una reputación que es abrumador en comparación con la mía.

Los campos Magnéticos estáticos no no hacen el trabajo, el período (us), punto (reino unido). Así, el trabajo viene de la dipolo magnético, cuya energía interna se ve afectada por la fuerza externa que lo coloca en el campo magnético estático en el primer lugar.

Answer 3

Es el campo eléctrico que hace el trabajo, no el campo magnético! Cuando uno tiene la corriente en el circuito, puede sufrir una caída de tensión o aumentan de acuerdo a la inductancia de la bobina. La inductancia se relaciona con el campo eléctrico y su trabajo.

Ver: http://en.wikipedia.org/wiki/Faraday%27s_law_of_induction

"La fuerza electromotriz inducida en cualquier circuito cerrado es igual a la negativa de la tasa de tiempo de cambio del flujo magnético cerrado por el circuito.[14][15]"

Si el dipolo es todavía, por supuesto, no hay ningún trabajo en él! Cuando se mueve, hay un cambio en el flujo magnético dentro del bucle en el tiempo de su movimiento resultante en un impulso (fuerza electromagnética veces el tiempo). Esta es la física clásica. El impulso eléctrico cambios en el impulso de la corriente dentro del bucle, ya sea ganando o perdiendo energía de acuerdo a la labor realizada o recibida. Si hay corriente cero, es cero dipolo!

Más aún con un electrón no es la precesión en un campo magnético, que se traduce en movimiento adicional de los elementos de cargo de los electrones en el tiempo. Como el campo va de más débil a más fuerte, la precesión de los electrones aumenta precisamente para acomodar el trabajo realizado! Ver: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/larmor.html para los detalles!

Answer 4

Consulte el Apéndice B en la página 47 y más de este artículo:

Tenga en cuenta que el fracaso de la "resto de masa" m constante en lo que se resuelve la paradoja sobre lo que se enseña en la escuela primaria cursos de física: Por un lado, es uno (correctamente) enseñó que un campo magnético externo puede "no hacer ningún trabajo" en el cuerpo, por lo que un cuerpo en movimiento en un externo el campo magnético no puede obtener energía. Por otro lado, es uno (correctamente) enseñó que un dipolo magnético publicado en una aplicación no uniforme de campo magnético externo se la ganancia de energía cinética. ¿De dónde viene esta energía cinética? La ecuación (B6) muestra que se trata de la resto de la masa del cuerpo.

Answer 5

¿Es correcto decir que los campos magnéticos HACER el trabajo?

Sí! Os muestro este cuantitativamente:

Cada partícula cargada de experiencias de acción de la fuerza magnética. Esta fuerza se transmite a un conductor en la cual las cargas se mueven. Como resultado, el campo magnético actúa con una cierta fuerza sobre el conductor de corriente. Deje que el volumen de densidad de carga, (los electrones en un metal, por ejemplo) es igual a $\rho$. Vamos a distinguir un elemento mental de volumen $dV$ del conductor. Hay un cargo equivalente a $\rho dV$. Entonces la fuerza que actúa sobre el elemento $dV$ del conductor puede ser expresada por el de Lorenz formula $\overrightarrow{F}=q(\overrightarrow{v}\times\overrightarrow{B})$ en el formulario:

$$\overrightarrow{dF}=\rho (\overrightarrow{v}\times\overrightarrow{B})dV$$

Desde $\overrightarrow{j}=\rho\overrightarrow{v}$ donde $ \overrightarrow{j}$ es la densidad de corriente vectorial podemos escribir:$$\overrightarrow{dF}=(\overrightarrow{j}\times\overrightarrow{B})dV$$ $ Si la corriente fluye a través de un conductor delgado, a continuación, el siguiente tiene que:$$\overrightarrow{j}dV= \overrightarrow{dl}Me$$ donde I es la corriente en un conductor delgado(alambre) y $\overrightarrow{dl}$ es el vector de un elemento del alambre en la dirección de la corriente. Por lo tanto:

$$\overrightarrow{dF}=I(\overrightarrow{dl}\times\overrightarrow{B})$$ Esto no es nada más que la fuerza de Ampere. De modo que la resultante de Ampere fuerza que actúa sobre el contorno de la corriente (bucle de corriente) en el campo magnético se determina como una integral de línea a lo largo de la cresta de corriente:

$$\overrightarrow{F}=I\cualquier(\overrightarrow{dl}\times\overrightarrow{B})$$ $ Si el campo magnético no es uniforme, entonces la integral es generalmente diferente de cero.

Una conclusión:

De ello se desprende directamente de la de Lorenz de la ley de que los campos magnéticos de hacer el trabajo en un bucle de corriente.