¿Alguien puede explicar los campos magnéticos y eléctricos?

Entonces obtienes electrones en movimiento y de repente tienes un campo "magnético".

Pero al mismo tiempo, si toma un dipolo magnético ( un imán como lo conocemos) y lo mueve, de repente obtendrá un campo eléctrico.

Fue un gran paso adelante en la historia de la física cuando estas dos observaciones se combinaron en una teoría electromagnética en las ecuaciones de Maxwell. .

Los campos eléctricos cambiantes generan campos magnéticos y los campos magnéticos cambiantes generan campos eléctricos.

La única diferencia entre estos dos existe en el cuanto elemental del campo. El campo eléctrico es un polo, el campo magnético es un dipolo en la naturaleza, aunque no se han encontrado monopolos magnéticos aceptables por las teorías.

Los dipolos eléctricos existen en simetría con los dipolos magnéticos:
$\hspace{50px}$$\hspace{50px}$.

1. pero no hay una fuerza magnética inherente REAL creada, ¿verdad?

Hay simetría en las fuerzas eléctricas y magnéticas.

(el siguiente es el número 2 en la pregunta)

2. ¿No es el magnetismo solo un término que usamos para referirnos a los resultados que observamos cuando tomas un campo eléctrico regular y lo mueves en relación con algún objeto?

Históricamente, el magnetismo se observó en la antigüedad en minerales provenientes de Magnesia, una región de Asia Menor. De ahí el nombre. Nada que ver con campos eléctricos en movimiento obvios.

Después de la ecuación de Maxwell y el descubrimiento de la naturaleza atómica de la materia, se descubrieron los pequeños dipolos magnéticos dentro de los materiales magnéticos que forman los imanes permanentes.

3. Los electrones tienden a estar en estados en los que su carga neta se compensa con un número equivalente de protones, por lo que no hay carga neta observable en los cuerpos cercanos. Si una corriente de electrones se mueve a través de un cable, ¿crearía esto grados fluctuantes de carga neta local? Si ese es el caso, ¿es el magnetismo lo que sucede cuando el movimiento de los electrones crea una carga neta que tiene un impacto en otros objetos? Si esto es correcto, ¿el magnetismo siempre involucra una carga neta creada por el movimiento de electrones?

No. Vea la respuesta a 2. Los campos magnéticos cambiantes crean campos eléctricos y viceversa. No hay cargos netos involucrados.

4. Si mi declaración en el n. ° 2 es verdadera, ¿cuáles son exactamente las diferencias observables entre un campo eléctrico y un campo magnético? Suponiendo que el n.° 3 sea correcto, entonces la fuerza neta positiva o negativa creada sería atractiva o repulsiva para los imanes porque tienen cargas netas localizadas en sus polos, ¿correcto? ¿Mientras que un campo eléctrico estándar no implica una fuerza neta y, por lo tanto, no sería atractivo o repulsivo? ¿Un campo magnético también sería atractivo o repulsivo para algunos metales por la especial libertad de movimiento que tienen sus electrones?

No. Un campo magnético interactúa en primer orden con el campo dipolar magnético de los átomos. Algunos tienen fuertes, otros no tienen ninguno. Un campo magnético en movimiento interactuará con el campo eléctrico que genera con los electrones en una corriente.

5. Si pudiera tomar cualquier objeto con una carga neta (es decir, un imán), incluso si está quieto y sin moverse, ¿no es ese un ejemplo de un campo magnético?

Por lo general, un imán tiene carga eléctrica cero, a menos que esté particularmente cargado por una batería o algo así. Tiene un dipolo magnético que interactuará directamente con los campos magnéticos. Ver enlace arriba.

6. En general, no entiendo por qué los electrones en movimiento crean magnetismo (a menos que tuviera razón en mi hipótesis de carga neta) y no entiendo la diferencia exacta entre campos electrostáticos y magnéticos.

Es un hecho observacional, un hecho experimental, en el que se basa la teoría electromagnética clásica, y la cuántica. Los hechos deben aceptarse y las matemáticas de las teorías ajustadas a los hechos permiten predicciones y manipulaciones que en el caso del electromagnetismo son muy precisas y acertadas, incluida esta página web con la que nos comunicamos.

Los campos eléctricos y magnéticos surgen cuando Lorentz se duplica, mezclándose y transformándose entre sí a través de impulsos de Lorentz. La imagen completa del campo proviene del tensor de campo electromagnético

Lo cual satisface identidades simples (ver [1] ) equivalentes a las ecuaciones de Maxwell. Los campos eléctrico y magnético son componentes diferentes de este tensor, ubicados en posiciones similares como, por ejemplo, el momento y el esfuerzo cortante en el tensor de esfuerzo 4d.

Como señaló correctamente, una carga en movimiento (corriente) crea un campo magnético con respecto al observador. Si la carga está en reposo con respecto al observador, solo se ve un campo eléctrico. El hecho de que un campo magnético tenga el aspecto que tiene puede derivarse haciendo uso de una transformación de Lorentz.

En ese sentido, la respuesta a su pregunta sobre el cargo neto es que la cantidad relevante es la corriente neta. El campo magnético sigue el principio de superposición: si tiene una corriente igual (en magnitud) y opuesta (en signo), los campos magnéticos se cancelan.

Considere que hay dos campos en el punto:

• campo eléctrico$\textbf E$, y
• campo magnético$\textbf B$

Ambos campos actúan sobre la carga, pero de manera diferente.

El campo eléctrico actúa sobre la carga de la siguiente manera:

• acelera el vector de momento del objeto cargado en la dirección del vector$\textbf E$, y la magnitud de la aceleración es proporcional a la magnitud del vector $|\textbf E|$

El campo magnético actúa sobre la carga de la siguiente manera:

• gira el vector de momento del objeto cargado alrededor de la dirección del vector$\textbf B$, y la magnitud de la rotación es proporcional a la magnitud del vector $|\textbf B|$

La combinación de aceleración y rotación se conoce como transformación de Lorentz. Si está familiarizado con la relatividad especial, debe saber que los parámetros de la transformación de Lorentz dependen del marco de referencia. Es por eso que los campos eléctricos y magnéticos se transforman entre sí con el cambio de marco de referencia.

Algo que parece aceleración en un cuadro, puede parecer una combinación de aceleración y rotación en otro cuadro.

Otra diferencia es que una carga eléctrica experimenta una fuerza en un campo magnético solo si se está moviendo. Esto es diferente de un campo eléctrico en que una carga experimenta una fuerza en un campo eléctrico incluso cuando está estacionaria. Además, la dirección de la fuerza en un campo magnético es perpendicular tanto a la dirección de la velocidad como a las líneas del campo magnético. En un campo eléctrico, el vector de fuerza tiene la misma dirección que las líneas del campo eléctrico.

Una diferencia que realmente me gusta es que las líneas de campo eléctrico son líneas de terminación, lo que significa que se originan en una carga +ve y terminan en una carga -ve, mientras que las líneas de campo magnético no terminan, es decir, forman un bucle.