Относительность электрического и магнитного полей. Понятие об электромагнитном поле
Как было отмечено, согласно гипотезе Дж. Максвелла, в любой области пространства, где существует переменное магнитное поле, появляется вихревое электрическое поле, линии напряженности которого связаны с линиями магнитной индукции порождающего его магнитного поля правилом левого винта (рис. 1).
В середине 60-х годов XIX в. Дж. Максвелл пришел к выводу, что наряду с процессом появления вихревого электрического поля при изменении магнитного поля существует и обратный процесс, состоящий в том, что переменное электрическое поле вызывает появление переменного магнитного поля, линии индукции которого охватывают линии напряженности переменного электрического поля (рис. 2) и связаны с ними правилом правого винта. Совокупность неразрывно связанных переменных вихревых электрического и магнитного полей называют электромагнитным полем.
Отдельное рассмотрение электрического и магнитного полей имеет относительный смысл. Так, если электростатическое поле создается системой неподвижных зарядов, по эти заряды, являясь неподвижными относительно одной инерциальной системы отсчета, движутся относительно другой и, следовательно, будут порождать не только электрическое, но и магнитное поле. Аналогично, неподвижный относительно одной инерциальной системы отсчета контур с постоянным током, возбуждая в каждой точке пространства постоянное магнитное поле, движется относительно других инерциальных систем отсчета, и создаваемое им переменное магнитное поле возбуждает вихревое электрическое поле. В природе существует единое электромагнитное поле.
помогите, те кто хорошо знают физику. Вопрос внутри
Как было отмечено, согласно гипотезе Дж. Максвелла, в любой области пространства, где существует переменное магнитное поле, появляется вихревое электрическое поле, линии напряженности которого связаны с линиями магнитной индукции порождающего его магнитного поля правилом левого винта (рис. 1).
В середине 60-х годов XIX в. Дж. Максвелл пришел к выводу, что наряду с процессом появления вихревого электрического поля при изменении магнитного поля существует и обратный процесс, состоящий в том, что переменное электрическое поле вызывает появление переменного магнитного поля, линии индукции которого охватывают линии напряженности переменного электрического поля (рис. 2) и связаны с ними правилом правого винта. Совокупность неразрывно связанных переменных вихревых электрического и магнитного полей называют электромагнитным полем. Отдельное рассмотрение электрического и магнитного полей имеет относительный смысл. Так, если электростатическое поле создается системой неподвижных зарядов, по эти заряды, являясь неподвижными относительно одной инерциальной системы отсчета, движутся относительно другой и, следовательно, будут порождать не только электрическое, но и магнитное поле. Аналогично, неподвижный относительно одной инерциальной системы отсчета контур с постоянным током, возбуждая в каждой точке пространства постоянное магнитное поле, движется относительно других инерциальных систем отсчета, и создаваемое им переменное магнитное поле возбуждает вихревое электрическое поле. В природе существует единое электромагнитное поле.
Остальные ответы
Не существует отдельно магнитного и электрического поля, есть электромагнитное, образованное переменным электрическим и магнитным полями.
Но можно говорить отдельно об электрическом и магнитном поле относительно разных систем отсчёта.
По теории Максвелла)
Магнитное поле тоже относительно. Если стоять у электрического заряженного шара, то относительно стоящего будет только статическое электрическое поле, но для движущего объекта вокруг шара будет создаваться магнитное поле, так как относительно движущего объекта заряженный шар двигается. А движение любых зарядов создает магнитное поле.
Научный форум dxdy
По современным представлениям, проводники с током оказывают силовое действие друг на друга не непосредственно, а через окружающие их магнитные поля.
Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).
Ученые XIX века пытались создать теорию магнитного поля по аналогии с электростатикой, вводя в рассмотрение так называемые магнитные заряды двух знаков (например, северный N и южный S полюса магнитной стрелки). Однако опыт показывает, что изолированных магнитных зарядов не существует.
Впоследствии Фарадей и Ампер показали в своих опытах взаимосвязь между электрическими и магнитными полями. Позже Максвелл математически объяснил эту взаимосвязь и описал электромагнитные волны.
Хотя уравнения Максвелла и связывают электрические и магнитные поля, но они не дают полного и качественного описания природы магнитного поля, в том смысле, что магнитное поле в данной теории является лишь следствием взаимодействия электрических полей ускоренно движущихся заряженных частиц, но при этом до сих пор не было найдено отдельно существующих магнитных зарядов. При этом и механизм возникновения переменного магнитного поля под действием переменных электрических полей до сих пор полностью не раскрыт, т.е. есть причина — электрические поля, есть следствия — магнитные поля, но механизм возникновения магнитных полей неясен.
Существуют ли современные гипотезы или теории объясняющие природу магнитных полей?
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 14:32
Заслуженный участник |
Farad в сообщении #529838 писал(а):
При этом и механизм возникновения переменного магнитного поля под действием переменных электрических полей до сих пор полностью не раскрыт, т.е. есть причина — электрические поля, есть следствия — магнитные поля, но механизм возникновения магнитных полей неясен.
Но это Вы слишком категорично. В современных учебниках общей физики объясняют на базе СТО.
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 14:41
Заслуженный участник |
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи).
Не только. Ещё спины элементарных частиц. Есть тенденция про них «забывать», что нехорошо. Спинам обязаны многие повседневные проявления магнетизма, например, магнитность железа (за счёт спина неспаренного электрона).
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).
Эта гипотеза была высказана в те времена, когда о строении атомов и о законах элементарных частиц ещё ничего не знали. Сейчас она недействительна. Почитайте, например, про опыт Эйнштейна-де Гааза.
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Хотя уравнения Максвелла и связывают электрические и магнитные поля, но они не дают полного и качественного описания природы магнитного поля, в том смысле, что магнитное поле в данной теории является лишь следствием взаимодействия электрических полей ускоренно движущихся заряженных частиц, но при этом до сих пор не было найдено отдельно существующих магнитных зарядов.
Что такое «полное описание природы»? Зачем для него нужны отдельно существующие заряды? Что делать, если природа поля как раз не допускает существования таких зарядов?
Farad в сообщении #529838 писал(а):
При этом и механизм возникновения переменного магнитного поля под действием переменных электрических полей до сих пор полностью не раскрыт, т.е. есть причина — электрические поля, есть следствия — магнитные поля, но механизм возникновения магнитных полей неясен.
Что вам нужно для «раскрытия механизма»?
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Существуют ли современные гипотезы или теории объясняющие природу магнитных полей?
Существуют. Уравнения Максвелла. Их объяснения — намного глубже, чем вам кажется.
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 14:47
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи)
И электрические поля, меняющиеся со временем.
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Однако опыт показывает, что изолированных магнитных зарядов не существует.
Не только изолированных, но и вообще магнитных зарядов.
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Позже Максвелл математически объяснил эту взаимосвязь и описал электромагнитные волны.
Он не только магнитные волны, а все макроскопические электромагнитные процессы.
И зачем такое длинное введение? Тут большинство людей об этом знают.
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Хотя уравнения Максвелла и связывают электрические и магнитные поля, но они не дают полного и качественного описания природы магнитного поля, в том смысле, что магнитное поле в данной теории является лишь следствием взаимодействия электрических полей ускоренно движущихся заряженных частиц, но при этом до сих пор не было найдено отдельно существующих магнитных зарядов
Вообще-то уравнения Максвелла как раз дают полное качественное и колличественное описание макроскопических электромагнитных процессов.
Farad в сообщении #529838 писал(а):
При этом и механизм возникновения переменного магнитного поля под действием переменных электрических полей до сих пор полностью не раскрыт, т.е. есть причина — электрические поля, есть следствия — магнитные поля, но механизм возникновения магнитных полей неясен.
А какое объяснение вам нужно? Есть законы, описывающие поведение электромагнитного поля, какой механизм появления магнитног ополя вы хотите получить?
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 15:13
мат-ламер в сообщении #529843 писал(а):
Farad в сообщении #529838 писал(а):
При этом и механизм возникновения переменного магнитного поля под действием переменных электрических полей до сих пор полностью не раскрыт, т.е. есть причина — электрические поля, есть следствия — магнитные поля, но механизм возникновения магнитных полей неясен.
Но это Вы слишком категорично. В современных учебниках общей физики объясняют на базе СТО.
Согласен, что слишком категоричное. Правильнее сказать что неполное объяснение (не качественное).
Не подскажете, пожалуйста, книгу в которой электромагнетизм бы объяснялся с позиции СТО? Просто очень бы хотелось расширить свои познания.
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 15:20
Farad в сообщении #529862 писал(а):
Правильнее сказать что неполное объяснение (не качественное).
Farad в сообщении #529862 писал(а):
Не подскажете, пожалуйста, книгу в которой электромагнетизм бы объяснялся с позиции СТО?
Ландау и Лифшиц, том 2.
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 15:32
Последний раз редактировалось Farad 22.01.2012, 15:43, всего редактировалось 5 раз(а).
Munin в сообщении #529847 писал(а):
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи).
Не только. Ещё спины элементарных частиц. Есть тенденция про них «забывать», что нехорошо. Спинам обязаны многие повседневные проявления магнетизма, например, магнитность железа (за счёт спина неспаренного электрона).
В том числе и собственный магнитный момент элементарных частиц
Munin в сообщении #529847 писал(а):
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).
Эта гипотеза была высказана в те времена, когда о строении атомов и о законах элементарных частиц ещё ничего не знали. Сейчас она недействительна. Почитайте, например, про опыт Эйнштейна-де Гааза.
Munin в сообщении #529847 писал(а):
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Хотя уравнения Максвелла и связывают электрические и магнитные поля, но они не дают полного и качественного описания природы магнитного поля, в том смысле, что магнитное поле в данной теории является лишь следствием взаимодействия электрических полей ускоренно движущихся заряженных частиц, но при этом до сих пор не было найдено отдельно существующих магнитных зарядов.
Что такое «полное описание природы»? Зачем для него нужны отдельно существующие заряды? Что делать, если природа поля как раз не допускает существования таких зарядов?
Farad в сообщении #529838 писал(а):
При этом и механизм возникновения переменного магнитного поля под действием переменных электрических полей до сих пор полностью не раскрыт, т.е. есть причина — электрические поля, есть следствия — магнитные поля, но механизм возникновения магнитных полей неясен.
Что вам нужно для «раскрытия механизма»?
С позиции современной квантовой механики каждой частице соответствует свое статичное квантовое поле, что в случае магнитных полей мы не обнаруживаем, т.е. магнитные поля вообще не имеют материальных квантов, хотя у электрических полей они есть. Отсюда, можно сделать предположение, что магнитные поля не есть что-то отличное от электрических полей, а по сути и являются вихревыми электрическими полями, но при этом и отличаются от них. Найти это различие и объяснить причину его возникновения по сути и есть более полное и качественное объяснение природы магнитного поля.
Munin в сообщении #529847 писал(а):
Farad в сообщении #529838 писал(а):
Существуют ли современные гипотезы или теории объясняющие природу магнитных полей?
Существуют. Уравнения Максвелла. Их объяснения — намного глубже, чем вам кажется.
И они представляют лишь количественную взаимосвязь.
EvilPhysicist в сообщении #529867 писал(а):
Farad в сообщении #529862 писал(а):
Не подскажете, пожалуйста, книгу в которой электромагнетизм бы объяснялся с позиции СТО?
Ландау и Лифшиц, том 2.
EvilPhysicist в сообщении #529867 писал(а):
Farad в сообщении #529862 писал(а):
Правильнее сказать что неполное объяснение (не качественное).
Вообще-то полное.
Вряд ли полное, так как магнитные поля (по современным представлениям) не имеют материальных зарядов-квантов, что не свидетельствует в пользу объективного их существования. По сути магнитное поле — мат.абстракция созданная для объяснения электромагнетизма.
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 15:52
к Farad
Не существуют отдельно электрическое и магнитное поле. Существует нечто – что в современной науке называют «электромагнитным полем». Так уж исторически сложилось, что эти два вида взаимодействия получили свои, различные наименования (электростатические и магнитные). Просто в различных системах отсчета мы наблюдаем разные стороны (проявления) одного и того же «электромагнитного поля».
И все наши теории – есть не что иное, как попытка логически и стройно увязать между собой все эти явления и дать возможность предсказывать новые.
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 16:06
Последний раз редактировалось Farad 22.01.2012, 17:02, всего редактировалось 2 раз(а).
tola в сообщении #529885 писал(а):
к Farad
Не существуют отдельно электрическое и магнитное поле. Существует нечто – что в современной науке называют «электромагнитным полем». Так уж исторически сложилось, что эти два вида взаимодействия получили свои, различные наименования (электростатические и магнитные). Просто в различных системах отсчета мы наблюдаем разные стороны (проявления) одного и того же «электромагнитного поля».
И все наши теории – есть не что иное, как попытка логически и стройно увязать между собой все эти явления и дать возможность предсказывать новые.
Но вроде бы статические заряды вполне объективно существуют и экспериментально доказаны. При этом в случае статических зарядов мы не наблюдаем магнитных полей. Но как только речь начинает идти о переменных электрических полях, то сразу же появляются неуловимые магнитные поля, объективного аналога которым нет, кроме реально существующих зарядов и эл.полей.
EvilPhysicist в сообщении #529850 писал(а):
Farad в сообщении #529838 писал(а):
При этом и механизм возникновения переменного магнитного поля под действием переменных электрических полей до сих пор полностью не раскрыт, т.е. есть причина — электрические поля, есть следствия — магнитные поля, но механизм возникновения магнитных полей неясен.
А какое объяснение вам нужно? Есть законы, описывающие поведение электромагнитного поля, какой механизм появления магнитног ополя вы хотите получить?
Наличие и существование магнитного поля неразрывно связано с зарядами и существующими вокруг них электрическими полями, но при этом магнитных зарядов в природе не существует. Поэтому возможно, что магнитное поле не просто следствие, но по сути и является эл.полем, которое отличается от породившего его переменного поля своей направленностью. То есть гипотетически магнитное поле — есть частный случай электрического взаимодействия движущихся зарядов.
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 17:05
Заслуженный участник |
Farad в сообщении #529887 писал(а):
Но вроде бы статические заряды вполне объективно существуют и экспериментально доказаны. При этом в случае статических зарядов мы не наблюдаем магнитных полей.
Ну хорошо. Представьте себе два статичных заряда. Представили? А теперь начните двигаться относительно них — о чудо, вы увидите, как из ниоткуда появилось магнитное поле.
По-моему, сам факт, что «статичность» (и соответственно, наличие/отсутствие магнитного поля) зависит от выбора СО, должен уже наводить на мысль, что магнитное поле — лишь условное представление о части некого более глобального явления.
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 17:17
Farad в сообщении #529878 писал(а):
В том числе и собственный магнитный момент элементарных частиц
это и есть спин.
Farad в сообщении #529878 писал(а):
С позиции современной квантовой механики каждой частице соответствует свое статичное квантовое поле, что в случае магнитных полей мы не обнаруживаем, т.е. магнитные поля вообще не имеют материальных квантов, хотя у электрических полей они есть
Вообще-то в квантовой механике частицу описывает волновая функция. И есть целая квантовая электродинамика в которой электромагнитное поле прекрасно описывается.
Farad в сообщении #529878 писал(а):
Отсюда, можно сделать предположение, что магнитные поля не есть что-то отличное от электрических полей, а по сути и являются вихревыми электрическими полями, но при этом и отличаются от них
А ещё подумать ещё лучше, то можно понять, что есть одно электромагнитное поле.
Farad в сообщении #529878 писал(а):
И они представляют лишь количественную взаимосвязь.
Из количественной очевидно следует и качественная.
Farad в сообщении #529887 писал(а):
При этом в случае статических зарядов мы не наблюдаем магнитных полей
Возьмите магнит — будете наблюдать.
Farad в сообщении #529887 писал(а):
Но как только речь начинает идти о переменных электрических полях, то сразу же появляются неуловимые магнитные поля, объективного аналога которым нет, кроме реально существующих зарядов и эл.полей.
И что из того, что у них нет аналога?
Farad в сообщении #529887 писал(а):
Поэтому возможно, что магнитное поле не просто следствие, но по сути и является эл.полем, которое отличается от породившего его переменного поля своей направленностью
Да, есть одно электромагнитное поле, которое делят на электрическое и магнитное.
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 17:55
Последний раз редактировалось Farad 22.01.2012, 18:01, всего редактировалось 1 раз.
Joker_vD в сообщении #529903 писал(а):
Farad в сообщении #529887 писал(а):
Но вроде бы статические заряды вполне объективно существуют и экспериментально доказаны. При этом в случае статических зарядов мы не наблюдаем магнитных полей.
Ну хорошо. Представьте себе два статичных заряда. Представили? А теперь начните двигаться относительно них — о чудо, вы увидите, как из ниоткуда появилось магнитное поле.
По-моему, сам факт, что «статичность» (и соответственно, наличие/отсутствие магнитного поля) зависит от выбора СО, должен уже наводить на мысль, что магнитное поле — лишь условное представление о части некого более глобального явления.
согласен, поэтому и не удовлетворен классическим представлением о магнитном поле.
Хотя у меня сомнения по отношению к природе магнитного поля появились в процессе изучения колебаний кристаллической решетки твердого тела. Вернее в попытки описать колебания по аналогии распространения электромагнитной волны в оптоволоконном кабеле. Тогда я и пришел к выводу, что напряженность электрического поля электрона двигающегося по Боровскому радиусу не является постоянной величиной, так как плотность распределения элементарных зарядов протона изменяется со временем, т.е. происходит перераспределение элементарных зарядов в протоне. В случае модели Бора для атома водорода это не является существенным, но когда речь идет о более сложных атомах, ядра которых кроме протонов содержат еще и нейтроны, то тогда это должно вносить сильные погрешности в определении потенциальной энергии электронов. Что и наблюдается в виде расхождения планетарной теории Бора с экспериментом для не водородоподобных атомов. Например, вот ссылка на электронную книгу Dr. Richard FW Bader: http://www.chemistry.mcmaster.ca/esam/C . ion_1.html
В этой статье сравнивается энергия ионизации атомов лития рассчитанная по теории Бора (используя квантовомеханический подход) с энергией ионизации определенной экспериментально, при этом расхождение доходит до 300% (в случае гелия относительная погрешность не более 5%).
Я понимаю, что мое предположение является лишь гипотезой (одной из множества возможных объяснений), поэтому я и пытаюсь углубить свои знания в области электромагнетизма, чтобы суметь доказать или опровергнуть ее.
Re: Природа магнитного поля
22.01.2012, 18:02
Farad в сообщении #529936 писал(а):
согласен, поэтому и не удовлетворен классическим представлением о магнитном поле.
Врят ли вы их знаете, потому что нету классического представления о магнитном поле. Есть представление о электромагнитном поле. Представление о магнитном поле это что-то из разряда исторических представлений.
Farad в сообщении #529936 писал(а):
Тогда я и пришел к выводу, что напряженность электрического поля электрона двигающегося по Боровскому радиусу не является постоянной величиной, так как плотность распределения элементарных зарядов протона изменяется со временем, т.е. происходит перераспределение элементарных зарядов в протоне
Вот вам гениальная идея — на этом уровне всё надо описывать квантовой механикой, а там нету никакой плотности распределения зарядов — это рас.
Напряженность может быть только в точке, говорить о напряженности безотносительно указания точки — бессмысленно — это два.
Farad в сообщении #529936 писал(а):
В случае модели Бора для атома водорода это не является существенным, но когда речь идет о более сложных атомах, ядра которых кроме протонов содержат еще и нейтроны, то тогда это должно вносить сильные погрешности в определении потенциальной энергии электронов.
В случае более сложных атомов описывать их поведение классическими (в смысле не квантовоными) полями нужно очень аккуратно.
Farad в сообщении #529936 писал(а):
Что и наблюдается в виде расхождения планетарной теории Бора с экспериментом для не водородоподобных атомов
Ну тот дело главным образом в том, что атомы подчиняются квантовым законам и чего вы видим оне можете понять.
Теория движения электромагнитного поля. 3. Релятивистский принцип суперпозиции полей
На основе принципов теории относительности в работе рассмотрены случаи взаимодействия двух или более полей, электрических или магнитных, имеющих независимые движущиеся с различной скоростью источники. Показано, что классический принцип суперпозиции полей, принятый в электро- и магнитостатике, приводит к логическим противоречиям в случаях независимого движения отдельных источников или зарядов с различной скоростью. На основе принципа относительности скорости компонент электромагнитных полей и линейности уравнений электромагнетизма в вакууме сформулирован релятивистский принцип суперпозиции движущихся электромагнитных полей.
See Full PDF
See Full PDF
Related Papers
В главе отмечается факт существования парадоксов, внутренних противоречий классической теории электромагнитного поля, и намечается путь устранения этих противоречий путем более строгого применения принципа относительности к электромагнитным явлениям и построения последовательной релятивистской теории электромагнетизма. Приводятся общие принципы и требования к любой новой физической теории и, в частности, к релятивистской теории электромагнетизма, которая и является предметом рассмотрения в настоящем цикле работ.
Download Free PDF View PDF
В работе с позиций существования электромагнитного эфира (темной энергии) рассмотрен процесс расширения Вселенной, обычно называемый Большим взрывом. Показано, что в основе модели Вселенной должна лежать наблюдаемая Вселенная, а не реально существующая в настоящий момент. На основе сферической модели Вселенной предложена модифицированная модель с учетом замедления времени, имеющего гравитационную природу, которое происходило в прошлом. Отмечено, что замедление времени в прошлом ответственно за красное смещение удаленных галактик. На основе предложенной модели показано, что при нецентральном положении нашей Галактики во Вселенной наблюдаемая Вселенная должна быть анизотропной. Предложено эмпирическое уравнение времени Вселенной в виде экспонентной зависимости собственного времени Вселенной от текущего времени. Обосновано предположение о том, что возраст Вселенной является мировой константой, которая с течением времени не меняется или меняется очень медленно. На основании уравнения времени показано, что расширение Вселенной в единицах собственного времени началось бесконечно давно и продолжается в настоящее время со все возрастающей скоростью.
Download Free PDF View PDF
В работе показано, что во вращающейся системе отсчета магнитный диполь обладает электрическим зарядом, величина которого зависит от магнитного момента диполя и скорости вращения. Высказана гипотеза, что электрический заряд элементарных частиц, в частности электрона, обусловлен вращением их магнитного поля. Показано, что электрон представляет собой систему связанных отрицательных и положительных зарядов, суммарно равных заряду классического точечного электрона, и во внешних однородных электрических полях электрон ведет себя как точечный заряд. Отмечено, что все заряженные лептоны: электрон, мюон и тау-лептон, – описываются одними и теми же уравнениями. Отличие лептонов друг от друга обусловлено различием в величинах их магнитных моментов и угловой скорости вращения магнитного поля, обратно пропорциональной магнитному моменту соответствующей частицы. Высказано предположение, что частицы отличаются от своих античастиц лишь направлением вращения магнитного поля. Механизм процесса аннигиляции электрона и позитрона объясняется полным обнулением всех полей при условии совмещения частиц с противоположно направленными магнитными моментами.
Download Free PDF View PDF