Así que mi profesor de física nos asignó un artículo sobre cómo la relatividad especial causa magnetismo en un cable con corriente, incluso con las bajas velocidades de deriva de los electrones en una corriente. Parecía que la base del artículo era que el magnetismo es solo electricidad relativista, así que me preguntaba cómo funcionaba un imán permanente. Para mí tiene sentido que una partícula cargada en movimiento atraiga partículas inmóviles de la carga opuesta, pero ¿cómo las órbitas de los electrones en un imán hacen que tenga un campo magnético?
Es un error pensar que la relatividad especial (SR) causa magnetismo. El artículo que estás leyendo argumenta que
Esta afirmación es cierta, lo admito. Pero es igualmente cierto que
En realidad, la electricidad y el magnetismo son partes igualmente fundamentales de la física. La relatividad especial une la electricidad y el magnetismo en el electromagnetismo, exactamente de la misma manera que une el espacio y el tiempo en el espacio-tiempo. El tiempo no causa el espacio, el espacio no causa el tiempo y la SR no causa ni el espacio ni el tiempo. SR simplemente revela la relación de espacio y tiempo. De manera similar, la electricidad no causa magnetismo, el magnetismo no causa electricidad y SR no causa electricidad ni magnetismo. SR simplemente revela la relación de la electricidad y el magnetismo.
Muchas personas se encuentran con (A) en sus clases de física de la escuela secundaria o de la universidad y terminan malinterpretándolo como la razón fundamental por la que existe el magnetismo. ¿Porqué es eso? ¿Y por qué los libros de texto casi nunca señalan (B)?
La razón es simplemente que nadie cuestiona por qué existe la electricidad (la atracción y la repulsión eléctricas parecen perfectamente naturales), mientras que el magnetismo parece más misterioso. En otras palabras, esta asimetría pedagógica entre la electricidad y el magnetismo no tiene nada que ver con la física, y todo que ver con nuestras preconcepciones e intuiciones innatas.
Hay dos fenómenos en su pregunta.
(1) Entendamos primero cómo se puede considerar que el campo magnético "surge" debido a la relatividad. Imagine un marco de referencia en el que una carga está en reposo. Si otro cargo se acerca a su vecindad, sólo experimentará una fuerza electrostática. Ahora pase a otro marco de referencia inercial que se mueve a una velocidad con respecto al primero. En este marco de referencia, observará que ambas cargas se mueven. Las cargas estáticas del antiguo marco de referencia ahora aparecen como cargas y corrientes. El campo electrostático del cuadro anterior ahora aparece como un campo electrostático de diferente magnitud y un campo magnético. Dado que la física es la misma en todos los marcos de referencia inerciales, nos inclinamos a creer que y son manifestaciones de un único campo electromagnético.
Este es un tipo de explicación muy "agitadora". Es posible que desee consultar la "Teoría especial de la relatividad" de Rober Resnick o los "Principios de electrodinámica" de Melvin Schwartz para obtener más detalles matemáticos.
(2) El primer punto trata de explicar cómo el magnetismo debido a una corriente puede considerarse un efecto relativista. Ahora consideremos el magnetismo debido a los electrones. Además de la carga y la masa, los electrones también tienen un momento magnético intrínseco que solo puede explicarse mediante la mecánica cuántica relativista. Por lo tanto, el magnetismo de un imán de barra también es un efecto relativista. Tenga en cuenta que el magnetismo en un imán de barra se debe al giro del electrón y no al movimiento orbital.
Jinawee
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