Experimento que muestra que la tercera ley de Newton no es cierta para las fuerzas magnéticas

Deje que la carga A esté en el origen, moviéndose hacia la derecha (a lo largo del eje x positivo). Sea la carga B en las coordenadas (1,0), moviéndose en la dirección y positiva.

La fuerza magnética de A sobre B desaparece, ya que por simetría el campo magnético debido a A es cero en la posición de B.

La fuerza magnética de B sobre A no desaparece.

¿La ley ya falla en magnetostática? Supongo que no, pero ¿cómo demostrarlo?

En magnetostática no puede haber radiación. Si no hay radiación, entonces el momento mecánico es la única forma de momento que tenemos. Si falla la tercera ley de Newton, entonces el momento mecánico no se conserva. Esto conduciría a una violación de la conservación del impulso, lo cual es imposible. Así que no, la tercera ley no puede fallar en magnetostática.

Esta es mi pregunta principal: ¿Existe algún experimento, idealmente algo que se pueda lograr con el equipo de laboratorio de la escuela secundaria, que muestre de manera convincente que la tercera ley de Newton no se cumple para las fuerzas magnéticas en general?

Tendría que ser un experimento en el que una gran cantidad de momento fuera arrastrado por la radiación. Me parece duro. Incluso si construye un transmisor de radio direccional muy potente, la cantidad de impulso que se lleva es pequeña en términos mecánicos.

Es un viejo enigma cómo y por qué falla la tercera ley de Newton para la forma diferencial de Biot-Savart. Para citar a Bleaney & Bleaney: "Page y Adams (1945) han demostrado que no existe una violación real, ya que el campo electromagnético de los elementos actuales posee un impulso que cambia a un ritmo justo igual a la diferencia de las dos fuerzas". Leigh Page y Norman I. Adams Jr.: Acción y reacción entre cargas móviles American Journal of Physics 13, 141 (1945);

Esta puede ser una respuesta larga, pero espero que ayude a resolver la curiosidad sobre este tema controvertido. Se necesita una mejor comprensión de la naturaleza y el origen de la fuerza magnética para comprender cómo la tercera ley de Newton no falla en la magnetostática. La explicación de la conservación del momento es una prueba sólida de que la tercera ley se cumple en la magnetostática, pero esta explicación no dice CÓMO, algunos pueden hacer afirmaciones generales como "hay fuerzas y pares netos correspondientes y opuestos en el campo electromagnético" y esto es no me satisface.

Se sabe que las corrientes eléctricas generan campo/fuerza magnéticos pero dado que estas corrientes son eléctricamente neutras, la fuerza magnética y la fuerza eléctrica se trataron como aspectos diferentes del mismo tema. Por lo tanto, la naturaleza real del campo/fuerza magnético era un misterio.

Un nuevo trabajo publicado recientemente proporcionó una explicación exitosa sobre el origen de la fuerza magnética que es capaz de explicar cómo se cumple la tercera ley de Newton en el magnetismo, cómo existen fuerzas opuestas y por qué no aparecen en algunos casos, y fue satisfactorio. a mi. Shadid en su trabajo “Dos nuevas teorías para la relatividad de la carga actual y el origen eléctrico de la fuerza magnética” analizó el patrón del campo eléctrico que se propaga en el espacio debido al movimiento de las cargas de la corriente eléctrica. La ley de Biot-Savart y la ley de la fuerza magnética dependen únicamente de dos propiedades de la corriente: la cantidad y la dirección. Entonces, independientemente de cómo se genere la corriente, por ejemplo, (cargas negativas en movimiento, cargas positivas en movimiento, o tanto cargas positivas como negativas en movimiento), siempre que tenga la misma cantidad y dirección, producirá el mismo efecto de fuerza/campo magnético en el espacio. Este efecto se estudia utilizando la mínima cantidad posible igual de cargas positivas y negativas moviéndose en direcciones opuestas que se necesita para producir la corriente. Esta cantidad mínima se obtiene cuando estas cargas se desplazan a la máxima velocidad posible, que es la velocidad de la luz.

En esta situación, cuando las cargas positivas y negativas cambian de posición en un elemento de corriente debido a su movimiento, el campo eléctrico que se propaga cambia de adentro hacia afuera y de afuera hacia adentro, lo que indica el cambio de posición de la carga. Esta alternancia en el campo eléctrico produce puntos de discontinuidad en la expansión del campo eléctrico. Al aplicar la ley de Gauss en estos puntos de discontinuidad, la ley de Gauss indica la existencia de cargos, denominados cargos de discontinuidad. Estas cargas de discontinuidad rodean a los elementos de corriente y se producen cuando las cargas se mueven para llevar a cabo cambios de campo eléctrico en el espacio. Estas cargas se explican en parte por los fotones que viajan para indicar los cambios en el campo eléctrico, se supone que estos fotones están cargados como se supone en el trabajo de Altschul”

Estas cargas de discontinuidad interactúan con las cargas positivas y negativas en movimiento en un elemento de corriente para producir la fuerza magnética. Al aplicar la ley de la fuerza eléctrica a estas interacciones, se derivan la ley exacta de la fuerza magnética y la ley de Biot-Savart como se especifica en la teoría electromagnética. Entonces, las cargas eléctricas en movimiento de los elementos de corriente interactúan entre sí a través de cargas de discontinuidad, ya que los elementos de corriente son eléctricamente neutros. La fuerza eléctrica entre una carga actual y una carga de discontinuidad obedece a la tercera ley de Newton como en la ley de Coulomb. Las fuerzas ejercidas sobre las cargas actuales permiten que las cargas produzcan una fuerza neta distinta de cero o cero en el elemento de corriente infinitesimal que las contiene. Esta fuerza neta sobre el elemento actual es la fuerza magnética observada. La fuerza neta producida es distinta de cero en el elemento actual cuando las cargas positivas y negativas empujan el elemento actual en la misma dirección. El empuje ocurre cuando las fuerzas ejercidas son perpendiculares a la dirección de movimiento de las cargas y no se les permite moverse fuera del elemento de corriente filamentosa que las contiene, mientras que son libres de moverse a lo largo de ese elemento. Observe que la interacción de empuje entre las cargas actuales y el elemento actual contenedor obedece a la tercera ley de Newton como en la interacción de partículas. Sin embargo, la fuerza neta es cero cuando estas cargas empujan el elemento actual en direcciones opuestas cancelándose así entre sí o cuando las fuerzas ejercidas sobre las cargas actuales están completamente a lo largo de la dirección del movimiento de las cargas, por lo que no se produce fuerza de empuje en la corriente contenedora. elemento.

Los detalles completos de la prueba y el cálculo son un poco largos; Le di una breve descripción de la misma. Los detalles se pueden encontrar en http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=7546893