¿Por qué un protón inmóvil no siente ninguna fuerza en un campo magnético según la relatividad especial?

En este ( https://www.youtube.com/watch?v=1TKSfAkWWN0 ) video específico subido por Veritasium en YOUTUBE, llegamos a conocer cómo la relatividad especial hace que los imanes funcionen. Observamos que cuando un protón en movimiento se acerca a un campo magnético producido por una corriente eléctrica, el protón es repelido. Obviamente se supone que debe suceder.

Pero supongamos que el protón no se mueve. Así que ahora en el marco de referencia de ese protón, ese protón y los protones del cable están inmóviles mientras que los electrones se están moviendo. De acuerdo con la relatividad especial, la distancia entre dos electrones se contraerá, mientras que la distancia entre dos protones se expandirá. Entonces, el cable se vuelve negativamente más denso, lo que significa que el protón sentirá una fuerza de atracción.

Pero sabemos que esto no es posible. Porque F = qvB sin(theta) y aquí v=0. Pero según la explicación dada por Veritasium, el protón inmóvil debería sentir una fuerza de atracción. Sé que me estoy perdiendo un punto en alguna parte. ¿Puede alguien por favor señalarme eso? Realmente aprecio cualquier ayuda que pueda proporcionar.

Los protones experimentan una fuerza neta en un campo magnético no constante porque tienen un momento magnético finito. Esto sucede incluso para los protones en reposo.
A nivel atómico y molecular, el cable tiene una solución mecánica cuántica y los electrones en la banda de conducción están en orbitales, no en trayectorias, y en promedio se mueven muy poco con una velocidad de deriva y el cable permanecerá neutral en todos los marcos como la corriente. los electrones son reemplazados por la batería.

Respuestas (1)

Cuando tu dices

en el marco de referencia de ese protón, ese protón y los protones del alambre están inmóviles mientras que los electrones se están moviendo. De acuerdo con la relatividad especial, la distancia entre dos electrones se contraerá, mientras que la distancia entre dos protones se expandirá. Entonces, el cable se vuelve negativamente más denso, lo que significa que el protón sentirá una fuerza de atracción.

está asumiendo que el cable está CARGADO en el marco de reposo del protón. Por lo tanto, en el marco de reposo del protón, no solo hay un campo magnético. También hay un campo eléctrico, que es el que atrae.

El caso en el que debe pensar es cuando el protón está estacionario Y no hay carga neta en el cable en el marco de protones. Entonces, claramente, el campo eléctrico es cero y el protón no es atraído por el cable.

Tenga en cuenta que en ambos casos, no hay fuerza magnética.