Ley de Faraday e invariancia de Galileo

En el texto de Jackson dice que la ley de Faraday es en realidad:

Σ mi d = k Σ B t d S
dónde k es una constante a determinar. (página 210, tercera ed.) . Afirma que k no es una constante empírica independiente que deba medirse a partir de un experimento, sino que es una constante inherente que para cada sistema de unidades puede determinarse mediante la invariancia de Galileo y también la ley de fuerza de Lorentz . Escribe la ley de Faraday en dos marcos, un marco de laboratorio y un marco móvil cuadro con velocidad v , y escribiendo la ley anterior en cada uno de los dos marcos y suponiendo:

  • campo eléctrico en un marco es mi y en el otro esta mi (por lo que son diferentes), pero el campo magnético es B en ambos marcos!

  • La invariancia galileana necesita:

    Σ B t d S
    ser igual en dos fotogramas se deduce que:

  • k = 1

y también

  • el campo eléctrico en el marco de referencia en movimiento es
    mi = mi + v × B
    .

Sé que este campo eléctrico ( mi ,en el cuadro en movimiento) es solo una aproximación y el real mi que se puede obtener mediante transformaciones de Lorentz. Ahora la pregunta es que

  • cómo las transformaciones de Galileo que son incorrectas (son aproximadamente correctas) dan la respuesta correcta para k ?

  • ¿Por qué debemos suponer que hay dos campos eléctricos, uno en el marco del laboratorio y otro en el otro, pero solo un campo magnético en ambos marcos?

Respuestas (1)

  • ¿Cómo las transformaciones de Galileo que son incorrectas (son aproximadamente correctas) dan la respuesta correcta para k?

La predicción de Lorentz y la predicción de Galileo deben coincidir en el límite de que v 0 (o en el límite que C ). Esto es porque v = 0 no corresponde a ninguna transformación en absoluto, por lo que es mejor que ambos estén de acuerdo allí. Entonces, si toma la transformación y la evalúa para cada vez más pequeños v , encontrarás que k = 1 todavía tiene que ser cierto.

  • ¿Por qué debemos suponer que hay dos campos eléctricos, uno en el marco del laboratorio y otro en el otro, pero solo un campo magnético en ambos marcos?

Esa es solo la transformación galileana del campo EM. Para ver cómo se relaciona con el caso relativista, la Transformación de Lorentz del campo EM es:

mi = γ ( mi + v × B ) ( γ 1 ) ( mi v ^ ) v ^

B = γ ( B v × mi C 2 ) ( γ 1 ) ( B v ^ ) v ^

Cuando tomas el límite que C , lo sabemos γ 1 , por lo que simplemente se convierte en:

mi = mi + v × B

B = B