为什么运动电荷产生磁场?

为什么移动电荷产生磁场?
- saurav(16岁)
兰契、印度

嗨Saurav,

如果你知道基本的电静力学和基本的狭义相对论,那么你可以理解为什么磁力是必要的为了物理定律是一致的。

例如,考虑坐在实验室框架与中性线,组成的一个无限的正电荷向右移动,和另一个equal-but-negative指控向左移动。这个配置有一个向左净电流,但由于总电荷在空间每一点是零,没有电场。所以,如果一个电子是坐在旁边的线,它不会感觉的力线,也不会加速。

现在,狭义相对论说,粒子也不会加速如果从火箭移动过去右边的线在恒定速度v .狭义相对论也说,在这个框架,费用和火箭的相对运动导致负电荷向左移动length-contracted,而正电荷向右移动length-expanded。这个结果只是来自相对论速度加法定律和法律的长度收缩。

因此,在任何给定的一段火箭帧的空间,现在有更多的负电荷,和更少的正电荷,比在实验室框架。这个电荷会排斥电子过剩。似乎粒子现在应该觉得合力,我们只需切换帧创建!

然而,这不能因为相对论说,两帧是有效的观点,而且应该同意观察事件(即电子不加速朝向或远离行!)。来解决这一矛盾,必须有一个新的力量,它只发生在超越当前电子(事实上,在火箭,但是不在实验室中,帧)。所以,我们说电流建立磁场,与移动的电荷通过洛伦兹力相互作用。

这个论点可以使数学;你可以找到一个确切的治疗在许多本科教科书上电和磁。总而言之,相对论的法律和基本静电力表明,我们需要一个新的motion-dependent力为了我们的法律是一致的。

一件有趣的事要注意的是,类似的论点可以为其他部队,就像重力。在一个框架视图对象是移动,物体的质量密度增加;因此,必须有一个补偿,“gravitomagnetic”力量,来自于巨大的物体移动。这种效应也被观察到的!

希望会有帮助!

大卫·施密德

(发表在01/05/2013)

为什么一个电磁表现得像一个条形磁铁吗?
- (Kunal(15岁)
加尔各答,印度

我想扭转这个问题:为什么一个条形磁铁像一个电磁阀吗?

大卫的前回答了为什么螺线管的行为方式。相对论+静电学意味着同一方向流动的电流吸引。如果你有两个螺线管电流在同样的方式,如果他们的端到端吸引。如果他们并排,他们击退,因为最亲密的电流是相反的。

为什么像螺线管条形磁铁?我们不能在这里给一个完整的解释,只是一些提示。每个电子本身就像一个小磁铁,像一个小电流环,原因深藏在量子力学。我们现在描述其他地方()在某些材料这些电子磁铁会排队,所以净效应就像一个大电流环路。然后他们像螺线管。

迈克·W。

(发表在06/29/2013)

电和磁是如何统一在电磁学?为什么他们认为单一的力量?
——马克(26岁)
迪拜,阿联酋

我标记为后续相关的问题。答案是:

1。即使在麦克斯韦方程,有条件连接磁场和电场,所以传播波总是包含两个领域,而不只是一个或另一个。

2。在狭义相对论中,从一个参考系到另一个字段从一种类型转换为另一个。换句话说,如果你有一个电场,但没有磁场在一些框架,如果你看在一个相对移动框架将会有一个不同的电场和磁场现在一些。同样,如果你有一个磁场,但没有electrc字段在一些框架,如果你看在一个相对移动框架将会有一个不同的磁场和电场现在一些。

迈克·W。

(发表在07/17/2013)