Електричний струм та магнітне поле

Магнітної сили немає. Це корисна фікція, частина того, що є електромагнітним полем. Те, що здається магнітним полем, насправді просто електричні поля, що змінюються у напрямку або інтенсивності. Якщо проаналізувати ситуацію за допомогою спеціальної теорії відносності, то можна побачити, що вона має саме ті ефекти, які ми спостерігаємо експериментально.

Максвелл, блискуча людина, використовуючи наявні у нас тоді знання та експериментальні спостереження, вивів чотири рівняння які точно описують електричні та магнітні поля. Але поки що ніхто не відкрив відносність.

Уявіть собі два дроти, паралельні один одному, на невеликій відстані один від одного. Вони мають загальний нейтральний заряд, маючи стільки ж електронів, як і протонів.

Тепер припустимо, що по кожному дроту тече струм електронів у протилежних напрямках. Загалом він, як і раніше, нейтральний.

Але подивіться це з погляду системи відліку окремого електрона. Усі його побратими, які рухаються разом із ним, здаються нормальними. Але електрони, що рухаються в протилежному напрямку в іншому дроті, здаються ближче один до одного через скорочення Лоренцева, що є скороченням довжини через спеціальну теорію відносності. Для цих електронів електрони в цьому дроті здаються ближчими один до одного. Ну, протони в кожному дроті також здаються ближче один до одного (з точки зору електронів, що рухаються) через Лоренцева скорочення, але з половинною швидкістю (спрощення).

Таким чином, для електронів, що рухаються, інший провід здається має більше негативних зарядів, ніж позитивних, і тому вони відштовхуються. Позитивні ядра тягнуться у себе. Зверніть увагу, що я ніколи не згадав магнітне поле.

Якщо я розрахую ефекти цього (багато людей розумніші за мене це зробили), то відштовхування між проводами точно узгоджується з рівняннями Максвелла і з експериментальними результатами з точністю до багатьох-багатьох знаків після коми.

Якщо повторити цей приклад, змусивши електрони рухатися в одному напрямку, дроти притягнуть, як показують експериментальні результати.

Ви можете подумати, що швидкість дрейфу електронів дуже мала навіть для дуже великих струмів. Але їх ВЕЛИЧЕЗНА кількість рухається, 6,24x10^18 на кожен ампер струму. І електричне поле дуже потужне, так що все це складається. І насправді магнітні поля, що створюються, відносно слабкі. Нам потрібно намотати багато витків навколо електромагніту і помістити в нього залізний сердечник, щоб посилити ефект. Кожен виток навколо котушки додає поле, хоча це той самий струм. Таким чином, два дроти в петлі з поточним струмом 1 А створюють той самий «магнітний» ефект поля, що і один товстіший провід з поточним струмом 2 А. нерідко можна зробити електромагніт із тисячею витків або більше і додати залізний сердечник, щоб ще більше посилити ефект.

Магнітної сили немає. Це електричні заряди, що рухаються, і спеціальна теорія відносності створюють видимість того, що є щось, що ми називаємо магнітною силою. Але робити обчислення зі старими рівняннями, що ігнорують спеціальну теорію відносності, набагато простіше, і розуміти це як окремі поля простіше, тому ми продовжуємо викладати це таким чином. Це і інерція розуму.

Це також передбачає радіохвилі, як це зробили рівняння Максвелла. Виплескування електронів вперед і назад, як ми робимо в антена, і зміни кута електричного поля поширюються від антени зі швидкістю світла. Це електричне поле, що рухається, і спеціальна теорія відносності викликають те, що здається магнітним полем під кутом 90 градусів до електричного поля, що рухається.