Problema sobre inducción electromagnética y física newtoniana

Imagine un toroide solenoidal (es decir, un inductor en forma de rosquilla) alimentado por una fuente de voltaje de CA. Crea un campo magnético cambiante que se limita al interior del toroide (es decir, dentro de las bobinas). Debido a las leyes de la inducción electromagnética, este campo magnético cambiante debe, a su vez, crear un campo eléctrico cambiante en el espacio que rodea al inductor. Las líneas de campo eléctrico que rodean al inductor serán, por supuesto, algo similares a las líneas de campo magnético que rodean a un anillo portador de corriente, en el sentido de que están cerradas sobre sí mismas (es decir, sin fuente).

Ahora bien, si colocamos un objeto cargado (como una esfera) en la región del "agujero de dona" del inductor, este objeto será acelerado de un lado a otro a través del "agujero de dona" por el campo eléctrico cambiante creado por la inducción.

Entonces, el campo eléctrico creado por la inducción actúa sobre la esfera cargada ( F = mi q ) pero el campo eléctrico de la esfera cargada no tiene nada sobre lo que actuar a cambio. IE No puede actuar sobre la fuente del campo eléctrico creado inductivamente, porque no lo hay.

Mi pregunta es la siguiente: ¿Qué impide que esta situación sea una violación de la 3ra ley de Newton?

Por ejemplo, ¿qué pasa si sujetamos la esfera cargada al inductor? Parece que todo el aparato oscilaría de un lado a otro. Más importante aún, ¿qué pasa si conectamos la esfera cargada a una fuente de voltaje de CA que hace que la magnitud de la carga en la esfera varíe en fase con la fuerza del campo eléctrico creado inductivamente? Entonces parece que tenemos una situación de propulsión sin reacción. Dado que la inducción EM es un área tan conocida del electromagnetismo, mi suposición es que este no debe ser el caso.

¿Puede ayudar a explicar las razones por qué?

Respuestas (2)

Su afirmación de que

si colocamos un objeto cargado (como una esfera) en la región del "agujero de dona" del inductor, este objeto será acelerado de un lado a otro a través del "agujero de dona" por el campo eléctrico cambiante creado por la inducción.

es completamente incorrecto. Nunca hay ningún campo magnético fuera del solenoide, lo que significa que nunca hay ningún campo eléctrico inducido en la región del "agujero de dona".

Si coloca la partícula dentro del inductor, entonces, por supuesto, será acelerada por el campo EM. En ese caso, producirá fuerzas magnéticas en el solenoide, pero lo que es más importante, intercambiará energía e impulso con el propio campo EM, de maneras que se han explorado a fondo en otras preguntas de este sitio.

Equivocado. Un campo eléctrico aparece a partir de la ley de Fradays, tal como dice el operador. Sin embargo, el campo eléctrico cambiante induce un campo magnético a partir de la ecuación de Maxwell para C tu r yo H = j + D ˙ y esto produce una fuerza sobre la corriente en el solenoide.
@mikestone No. No hay inducción fuera del solenoide porque no hay campo magnético fuera del solenoide.
La inducción puede producir campos eléctricos incluso en regiones donde no hay campo magnético. Ley de Faraday: relación matemática entre mi y B ˙ es similar a la que existe entre H y el actual Así como tienes un campo magnético fuera de un cable que lleva corriente, tienes un mi fuera de un solenoide que encierra un tiempo variable B campo.
@mikestone Eso ignora por completo el papel de las corrientes. Pero si tiene un cálculo real para respaldar lo que dice, puedo echarle un vistazo.
Considere un solenoide infinitamente largo de radio unidad que se encuentra paralelo al z eje. hay un campo magnetico B = ( pecado ⁡ ω t ) z ^ dentro del solenoide, nada afuera. El flujo a través del X , y avión es π pecado ⁡ ω t Aplicar el teorema de Stokes a C tu r yo mi = − B ˙ Entonces la integral de línea del campo eléctrico alrededor de un círculo de radio r > 1 es − π ω porque ⁡ ω t entonces el θ componente del campo eléctrico es mi θ ( r ) = − ω porque ⁡ ω t / 2 r . Esto no es zer0 a pesar de que no hay un campo magnético en la región. r > 1 .

No tengo acceso a este documento que, creo, al menos está relacionado con su pregunta:
Propulsor electromagnético de micronewton de Charrier en Applied Physics Letters (2012)
resumen:
un propulsor electromagnético liviano y de bajo costo , que consiste en un disco unido rígidamente con una bobina coaxial, muestra un retroceso constante al perder su momento lineal. La señal aplicada en el dispositivo es un potencial eléctrico cuadrado. Se observa un empuje continuo en el centro de masa en una sola dirección bajo excitación electromagnética para varios voltajes y altas frecuencias nominales. A 1 kHz con una amplitud de 20 V, la fuerza de retroceso alcanza los 4 μN (micronewton). El retroceso se cuantifica numéricamente con fuerzas electromotrices inducidas y de Lorentz.El dispositivo presentado convierte directamente la energía eléctrica en energía cinética.

mencionado aquí la controversia de WP-Abraham Minkowski como "afirma que el empuje unidireccional es producido por campos electromagnéticos en materiales dieléctricos"

Explicaciones sobre el propulsor electromagnético de micronewton de Charrier en youtube

Si tiene razón o no, es cuestionable por ahora, en mi opinión, consulte WP-Reactionless drive y NASA .
¿Es el ruido debido a la interacción con el ambiente o el EM de la Tierra ?

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