¿Una partícula cargada, por ejemplo un electrón, que se desplaza con velocidad uniforme, induce un campo magnético? Yo creo que no. En la escuela primaria, todos aprendimos a inducir un campo magnético en un clavo de hierro enrollando bobinas de alambre alrededor del clavo y luego conectándolo a una batería de corriente continua, pero si no se enrolla el alambre, el clavo magnético no se produce. ¿Qué está pasando aquí? Mi única conjetura es que los electrones se están acelerando; las magnitudes de sus velocidades no están cambiando, sino sus direcciones. En la bobina, una fuerza debe estar aplicándose a los electrones para que realicen sus trayectorias en espiral, por lo que se dice que están acelerando y eso es lo que hace que se desarrolle el campo magnético.
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Un cable recto sí tiene un campo magnético. Da vueltas alrededor del cable en lugar de ir en línea recta como en una bobina.
Fuente de la imagen: http://coe.kean.edu/~afonarev/física/magnetismo/magnetismo-el.htm
A la izquierda se ve un cable recto con el campo magnético enroscado. En el centro se muestra un bucle de alambre simple. Observe que el campo magnético sigue enroscándose alrededor del cable, pero los campos de los extremos opuestos de la espira se suman para formar un campo fuerte. La imagen de la derecha muestra un cable de varias espiras (un solenoide), que aumenta el campo en comparación con la espira simple. La imagen de la derecha es el tipo de campo que se creó con el cable y el clavo. Para la misma corriente, el solenoide crea un campo mucho más fuerte, por lo que se utiliza para magnetizar el clavo.
Para responder a tu pregunta original, un solo electrón en movimiento tiene un campo magnético que es similar al del cable recto (el campo se curva alrededor de la trayectoria del electrón), excepto que se hace más débil a medida que te alejas en la trayectoria del electón.
Un flujo de electrones crea una corriente y, por tanto, produce un campo magnético.
Si los electrones viajan con una velocidad uniforme, la corriente que forman produce un campo magnético constante.
La razón por la que se necesita una bobina para magnetizar un clavo es que los campos magnéticos de los bucles individuales de una bobina se suman en el interior de la misma y crean allí un fuerte campo magnético unidireccional, con líneas de campo magnético rectas. Así, cuando un clavo se inserta en dicha bobina, se impregna del denso campo magnético en toda su longitud.
En comparación, el campo magnético alrededor de un cable recto conductor de corriente de la misma longitud que se utilizó para hacer la bobina, se reparte a lo largo del cable y, como resultado, la densidad del campo magnético es relativamente baja. Además, las líneas de campo magnético alrededor de un cable recto son circulares. Por lo tanto, no hay ningún lugar alrededor del alambre donde un clavo pueda estar expuesto a un fuerte campo magnético alineado con su cuerpo.
Sin embargo, este campo existe ciertamente, lo que puede demostrarse fácilmente utilizando una brújula o muchos otros métodos.
Mi única conjetura es que los electrones se están acelerando; las magnitudes de sus velocidades no están cambiando, sino sus direcciones.
Adivinación errónea. Aquí está la definición del campo magnético, exactamente basado en la fuerza inducida en un carga de prueba en movimiento
Los experimentos muestran que el campo magnético de una carga en movimiento puede expresarse como
$μ_0$ se llama la permeabilidad del espacio libre. La constante $ε_o$ que se utiliza en los cálculos del campo eléctrico se denomina permitividad del espacio libre. Obsérvese que $ε_oμ_o$ = 1/c2.
Al igual que la carga del electrón es un hecho experimental, el campo magnético en torno a una carga en movimiento ha sido medido experimentalmente.
Usted afirma:
En la bobina, debe aplicarse una fuerza a los electrones para que realicen sus trayectorias en espiral.
La fuerza procede de los campos eléctricos de la red de estado sólido de la bobina, con la que interactúan los electrones individuales de la corriente.
Por lo tanto, se dice que se aceleran y eso es lo que hace que se desarrolle el campo magnético.
La aceleración de los electrones induce una radiación, no un campo magnético, ya sea lineal o circular. En un cable conductor de corriente no es un electrón el que circula por la bobina, sino muchos que van a la deriva por el entramado del cable, aumentando la corriente en la bobina. El campo magnético de los electrones individuales está siguiendo estos pasos incrementales, de acuerdo con la fórmula anterior y la integración construye el campo magnético de la bobina.
Por supuesto que hay un campo magnético, de lo contrario el amperio no existiría. El amperio es definido por la atracción magnética de dos hilos rectos paralelos que transportan corriente continua.
(Esta respuesta es al revés, ya que explica la existencia del campo en términos de la no-ilusión del SI).
