Estoy en la clase 10 y acabo de leer el electromagnetismo capítulo. Han de tener siempre en decir que la electricidad produce magnetismo! pero cómo!? Sabemos que los electrones se mueven, pero ¿cómo producir algo que se puede ejercer una fuerza sobre algo metálico lejos de esos electrones? He tratado de leer sobre él en la wikipedia, pero no soy capaz de comprender la complejidad de los términos! Favor de responder de tal manera que se va a eliminar todas mis confusiones!
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- ¿Cómo producen los campos magnéticos las cargas en movimiento? (5 respuestas )
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sihong xie
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Es un resultado observado que una carga eléctrica en movimiento puede producir una fuerza magnética. Como para el 'cómo', que es un poco molesto. En este nivel, uno tiene que aceptar algunas cosas como axiomático.
En cuanto a la fuerza a una distancia, esto también es cierto de ordinario potencial eléctrico. De modo que la fuerza magnética en una diferencia no debe ser más problemático que una fuerza eléctrica a distancia.
Voy a intentar "explicar" es tan simplemente como sea posible, pero sin hacer trampa ("no más sencillo"). Este hecho no es una respuesta al "cómo" hace que algo ocurra, sino más bien de cómo los físicos describen.
- en física, se llama un campo escalar una función de $\psi:\mathbb{R}^4 \rightarrow \mathbb{R}$$\mathbb{R}^4$$\mathbb{R}$, (donde $\mathbb{R}^4$ es el objeto matemático correspondiente a "espacio-tiempo", es decir, un conjunto de puntos cuya posición está dada por 4 números, la primera coordenada de ser el tiempo t, y los otros 3 los (x,y,z) las coordenadas). También se podría considerar una función de espacio de $\mathbb{R}^3$, $\mathbb{R}^3$
Esta noción permite describir, por ejemplo, la evolución de la temperatura en una habitación: una temperatura escalar campo $\psi$ asociado a cada punto de $P\in\mathbb{R}^4$ con "posición temporal" $t_P$ y la posición espacial $(x_P,y_P,z_P)$ el valor denotado $\psi(t_P,x_P,y_P,z_P)$ de la temperatura en ese preciso momento y posición espacial.
En eletromagnetism una de las necesidades de la noción de campo de vectores: a cada punto en el espacio-tiempo está asociado un vector:
1 - la eléctrica campo $\vec{\mathbf{E}}: \mathbb{R}^4 \rightarrow \mathbb{R}^3$ describe la fuerza que se ejerce sobre una carga particule con cargo a $q$ en el espacio-tiempo de la posición $(x_P,y_P,z_P)$ a través de la siguiente fórmula $$\vec{\mathbf{F}} =q \vec{\mathbf{E}}(t_P,x_P,y_P,z_P)$$ $\vec{\mathbf{F}}$ es un vector, es la descripción matemática de la fuerza ejercida sobre una carga particule en la posición $(x_P,y_P,z_P)$ en presencia del campo $\vec{\mathbf{E}}$. El vector $\vec{\mathbf{F}}\in\mathbb{R}^3$ (pertenece a $\mathbb{R}^3$), de hecho necesita de 3 números para describir la dirección y la intensidad de una fuerza.
2 - El campo magnético de $\vec{\mathbf{B}}: \mathbb{R}^4 \rightarrow \mathbb{R}^3$ describe otra fuerza que se ejerce sobre las partículas cargadas (o también en las partículas con un impulso magnético). En el caso de partículas cargadas, la fórmula está dada por $$\vec{\mathbf{F}} =q \vec{\mathbf{v}}\wedge \vec{\mathbf{B}}(t_P,x_P,y_P,z_P)$$ donde $\vec{\mathbf{v}}$ es la velocidad de la partícula y $\vec{\mathbf{v}}\wedge \vec{\mathbf{B}}$ (también denotado $\vec{\mathbf{v}}\times \vec{\mathbf{B}}$) es cierta vector definido por una fórmula que depende de la $\vec{\mathbf{v}}$$\vec{\mathbf{B}}$, pero solo recuerda que es perpendicular a $\vec{\mathbf{v}}$$\vec{\mathbf{B}}$. En particular, esta fórmula dice que si la partícula no se mueve, el campo magnético no tiene ningún efecto en él.
Para resumir, si usted es una partícula con carga $q$ en la posición $(x_P,y_P,z_P)$, y en ese punto en el espacio y en el tiempo $t_P$ existe un campo eléctrico con valor de $\vec{\mathbf{E}}(t_P,x_P,y_P,z_P)$ y un campo magnético con valor de $\vec{\mathbf{B}}(t_P,x_P,y_P,z_P)$ a continuación, se presentó a la llamada fuerza de Lorentz $$\vec{\mathbf{F}} =q \left( \vec{\mathbf{E}}(t_P,x_P,y_P,z_P)+ \vec{\mathbf{v}}\wedge \vec{\mathbf{B}}(t_P,x_P,y_P,z_P)\right)$$
Hay una clara fenómeno: un electrón o cualquier partícula cargada también produce un campo eléctrico el cual es dado por la ley de Coulomb (previamente el campo eléctrico fue dado de datos, no nos preocupamos por cómo fue producido) $$\vec{\mathbf{E}}_{produced} = \pm \frac{q}{\left\lVert\vec{\mathbf{r}}\right\rVert} \vec{\mathbf{r}} $$ (No estoy seguro de que signo) donde $q$ es el costo, y $\vec{\mathbf{r}}$ es un vector de dar la posición relativa en la que queremos saber el valor de $\vec{\mathbf{E}}$ con respecto a la posición de la partícula cargada. $\left\lVert\vec{\mathbf{r}}\right\rVert$ es la norma de un vector, es decir, de su longitud. Una fórmula más complicada da el campo magnético creado por una carga en movimiento.
Así que una eléctrica de campo es diferente de un campo magnético como a la forma en que afecta a una partícula cargada, sin embargo existe una relación entre los dos. Todas las cantidades mencionados dependen de la referencial, exactamente igual que la noción de velocidad: si usted observa y el objeto, no medir la misma velocidad dependiendo de si usted está en un tren o fijo en algún lugar. La cosa me voy a saltar ahora son los argumentos, el razonamiento que condujo a la siguiente relación, (wikipedia) entre la eléctrica y el campo magnético de $\vec{\mathbf{E}}_1,\vec{\mathbf{B}}_1$ en una primera referencial, y los $\vec{\mathbf{E}}_2,\vec{\mathbf{B}}_2$ en el segundo: (argumento en pocas palabras: "simetría"de las ecuaciones de Maxwell) $$ \vec{\mathbf{E}}_2 = \gamma \left( \vec{\mathbf{E}}_1 + \vec{\mathbf{v}} \wedge \vec{\mathbf{B}}_1\right ) - \left ({\gamma-1} \right ) ( \vec{\mathbf{E}}_1 \cdot \vec{\mathbf{v}} ) \vec{\mathbf{v}} $$
$$ \vec{\mathbf{B}}_2 = \gamma \left( \vec{\mathbf{B}}_1 - \frac {\vec{\mathbf{v}} \wedge \vec{\mathbf{E}}_1}{c^2} \right ) - \left ({\gamma-1} \right ) ( \vec{\mathbf{B}}_1 \cdot \vec{\mathbf{v}} ) \vec{\mathbf{v}}$$ (donde $\vec{\mathbf{v}}$ ahora denota la velocidad de la segunda referencial en relación a la primera (me.el correo no es el mismo $\vec{\mathbf{v}}$ como antes) y $\gamma$ es alguna función de $\vec{\mathbf{v}}$.) Está basado en esta fórmula que la gente dice que la eléctrica y los campos magnéticos son la misma cosa. E. g. incluso si $\vec{\mathbf{B}}_1=0$, pero $\vec{\mathbf{E}}_1, \vec{\mathbf{v}} \neq 0$$\vec{\mathbf{B}}_2\neq 0$, en palabras, incluso si en un primer referencial no hubo campo magnético, pero hay una eléctrica de campo, a continuación, en un segundo referencial que es el movimiento que se observa a un campo magnético.
Thaina
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Esto no se produce, es exactamente la misma fuerza que la diferencia de la cosa. La fuerza magnética es como un par de bobinado alrededor de la dirección de electricidad. Así que, si la carga eléctrica correr en círculo, a continuación, el campo magnético que la espiral alrededor se fusionarán en una sola dirección, produciendo un fuerte imán
Todavía la fuerza es en realidad vino de atractivo y repulsivo de la fuerza de la carga eléctrica
Hay vídeo de youtube explicar acerca de cómo la carga eléctrica a la fuerza del imán relacionados con la teoría de la relatividad de Einstien
WetSavannaAnimal aka Rod Vance
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Tan solo me gustaría agregar a diracpaul excelente respuesta, que para resumir, hace que el punto de que tanto la electricidad y el magnetismo pertenecen a un todo inseparable: no se puede tratar como un fenómeno más fundamental la producción de la otra.
Probablemente la razón más convincente para ver las cosas en este "indivisible" el camino es el de la relatividad especial, en la cual aceptamos el postulado de que no hay ninguna manera de saber si uno está en movimiento uniforme relativo a otra cosa sin mirar fuera de nuestro laboratorio. Esta es, esencialmente, como se describe en el Galileo de la famosa alegoría de Salviati de la Nave, y fue tomado de nuevo muy seriamente por Einstein, después de haber sido abandonado en el siglo 19 debido a que científicos del siglo 19 antes de que el experimento de Michelson Morley creía en la luminiferous aether (y por lo tanto uno podría, en principio, siempre medir el movimiento con respecto al éter).
Por lo tanto, si Galileo postulado realmente no tiene, entonces nosotros no podemos tratar de la electricidad y el magnetismo como una "causa" el otro, ya que diferentes observadores en diferentes y relativamente en movimiento (en una constante de velocidad relativa) se miden diferentes cantidades relativas de "electricidad" y "magnetismo" en un campo electromagnético. Es la manera en que Einstein tenía sentido de ciertas generador y el motor experimentos de pensamiento que parecía preferir un determinado marco de referencia si uno insiste en el pensamiento de la producción de electricidad, el magnetismo o la otra manera alrededor.
La electricidad y el magnetismo están unidos en un objeto geométrico llamado 2-tensor de que es probable que no han conocido todavía y estos objetos a transformar de manera muy diferente cuando uno cambia la imagen de referencia de los tres componentes de los vectores que se utilizan comúnmente en electrostática y magnetostatic fórmulas usted probablemente ha visto. Las fórmulas que más probable es que haya visto puede dar la impresión de producción de electricidad, el magnetismo, pero no son exactas cuando el cambio de marcos de referencia (sin algo realmente complicado de contabilidad).
