¿Cómo aparece una partícula cargada estacionaria mantenida en un campo magnético para un observador estacionario y uno en movimiento?

Supongamos que una partícula cargada se mantiene en un campo magnético. Hay dos observadores observándolo. Si uno de los observadores comienza a moverse repentinamente, sé que le parecerá que la partícula cargada se está moviendo en la dirección opuesta y verá que la partícula se mueve en un bucle.

Pero, ¿qué pasa con el observador estacionario? Él todavía está en reposo y para él la partícula estará en reposo para siempre, sin verse afectada en lo más mínimo por el campo magnético.

Entonces, ¿qué está haciendo realmente la partícula?

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Respuestas (1)

Supongamos para completar que la carga q está en un campo magnético que apunta en la dirección y B → = ( 0 , B , 0 ) . la fuerza sobre q es dado por F → = q mi → + q v → × B → . Desde mi → = ( 0 , 0 , 0 ) y v → = ( 0 , 0 , 0 ) obtenemos que F → = ( 0 , 0 , 0 ) en el marco original.

Ahora, considere un marco de referencia donde la carga se mueve a una velocidad v → ′ = ( v ′ , 0 , 0 ) con ejes alineados paralelos al marco original (usaré cantidades primadas para representar cosas en este marco y unidades donde c=1). La transformación del campo es bien conocida y, en este caso, resulta en

mi → ′ = γ ( v → × B → ) = ( 0 , 0 , − γ   v ′   B )
y
B → ′ = γ B → = ( 0 , γ   B , 0 )
entonces
F → ′ = q mi → ′ + q v → ′ × B → ′ = ( 0 , 0 , − q   γ   v ′   B ) + ( 0 , 0 , q   γ   v ′   B ) = ( 0 , 0 , 0 )

Por lo tanto, en ambos marcos la fuerza sobre la partícula es 0. En el marco original es 0 porque no hay campo eléctrico (fuerza eléctrica = 0) y la carga es estacionaria (fuerza magnética = 0). En el marco donde se mueve la carga, hay una fuerza magnética que se equilibra con una fuerza eléctrica opuesta.

en primer lugar muchas gracias Dale. pero la verdad es que soy estudiante de primer año de medicina en MBBS, y aún sigo explorando la física porque la encuentro genial. Así que estoy encontrando estas ecuaciones difíciles de entender. Por lo tanto, en lenguaje sencillo, es como en el marco en movimiento, la partícula incluso sentirá una fuerza eléctrica que no la dejará moverse o, de lo contrario, terminaríamos violando la Ley de conservación de la energía.
@Alpa Patel sí, ¡parece que lo entendiste!
¿Cómo aparece una partícula cargada estacionaria mantenida en un campo magnético para un observador estacionario y uno en movimiento?
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