¿Puede una carga que se mueve en una trayectoria abierta calificar como corriente?

A veces se dice que una carga puntual es equivalente a una corriente eléctrica. Si fuera una corriente constante, debería poder encontrarla a partir de la ley de Ampere o la ley de Biot-Savart. Incluso si la corriente depende del tiempo, primero tengo que determinar j ( r , t ) y luego usar

× B = m 0 j + m 0 ϵ 0 mi t
Sin embargo, me resulta difícil pensar en una carga que se mueve en línea recta (o cualquier otra trayectoria abierta) no solo como una corriente constante, sino que también creo que el concepto de corriente en sí mismo no está bien definido en este caso. Por corriente queremos decir poner una superficie perpendicular a la trayectoria y calcular la corriente contando el número de cargas que fluyen a través de ella en un tiempo dado y luego dividiéndola por el tiempo de observación. En este caso q es fijo, pero el tiempo de observación t no es, la corriente no es un objeto muy significativo aquí. Por lo tanto, creo que el campo magnético producido por una carga en movimiento no se puede calcular a partir de la ley de Biot-Savart. Creo que el campo magnético tiene que calcularse de la siguiente manera. Una carga en movimiento tiene una densidad de carga dependiente del tiempo, lo que crea un campo eléctrico dependiente del tiempo y la variación temporal del campo eléctrico es lo que crea este campo magnético a partir de la ecuación
× B = m 0 j + m 0 ϵ 0 mi t
a través del segundo término y creo j es irrelevante en este caso. ¿Estoy en lo correcto?

creo que puedo usar mi = ρ ( r , t ) ϵ 0 descubrir mi ( r , t ) y luego poner en

× B = m 0 ϵ 0 mi t
para determinar B ? Pero me resulta igualmente difícil resolver esto. No puedo distinguir cuáles deberían ser las condiciones de contorno para resolver estas ecuaciones diferenciales. Para una carga que se mueve en línea recta con velocidad uniforme v Creo que puedo tomar la densidad de carga como ρ ( r , t ) = q d ( 3 ) ( r ( r 0 + v t ) ) en el momento t , dónde r 0 es la posición de la carga en t = 0 .

Puedes hacer tu vida más fácil y tomar el origen de las coordenadas en r 0 .
Usted trabaja demasiado duro. ¿Puedes obtener la "teoría de campo" de Landau y Lifschitz? Encontrarás allí el cálculo de los campos. mi y H producido por una carga en movimiento, en el capítulo V, apartado 38 (Campo de una carga en movimiento uniforme).

Respuestas (2)

Sin embargo, me resulta difícil pensar en una carga que se mueve en línea recta (o cualquier otra trayectoria abierta) no solo como una corriente constante, sino que también creo que el concepto de corriente en sí mismo no está bien definido en este caso.

La densidad de corriente está bien definida en este caso y es bastante sencilla. Para cualquier densidad de carga en movimiento tenemos j = ρ v . Para una carga puntual es particularmente simple.

j = q d ( r r q ( t ) ) v q ( t )

A partir de ahí, puede resolver las ecuaciones de Maxwell de la manera estándar. La solución general se llama los potenciales de Lienard Wiechert y son los campos relativistas completos creados por una carga puntual que se mueve arbitrariamente.

La definición de corriente eléctrica proviene de las observaciones:

La corriente eléctrica es la tasa de flujo de carga que pasa por un punto dado en un circuito eléctrico, medida en culombios/segundo, que se denomina amperios.

Desde la vista microscópica de la corriente

velocidad de derivaactual

No hay problema con un solo ion de velocidad v medido pasando por un punto x dado en el vacío, se puede definir un valor.

El electrón tomado como partícula puntual elemental presenta un problema hasta que recordando que es una entidad mecánica cuántica, el principio de incertidumbre dará un área para entrar en la ecuación, y también debe usarse para iones. Donde pasa la partícula de carga, se pueden ver los efectos de la corriente.

También podríamos haber procedido de I = q / t a I = q / ( d / v ) a I d = q v . Para mí, esa parece la forma más directa de observar que la corriente en un cable es lo mismo que esa carga que se mueve con cierta velocidad.
@Džuris, excepto que una longitud de cable tiene millones de cargas en la red y un electrón no puede observarse realmente, solo el efecto estadístico de muchos puede.