Leí que la fuerza debida al campo eléctrico en alguna partícula en un marco de referencia puede exhibirse como fuerza debida al campo magnético en algún otro marco de referencia y que los campos eléctrico y magnético son dos aspectos del mismo campo electromagnético subyacente.
Mi pregunta es cuál es el mecanismo que puede explicar cómo un campo eléctrico se convierte/crea un campo magnético en algún otro marco de referencia. ¿Existe tal explicación disponible en la teoría de la relatividad? No estoy buscando matemáticas sino una explicación física.
El artículo de Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_electromagnetism explica algo sobre el origen de las fuerzas magnéticas en un cable como consecuencia de la contracción de Lorentz y el movimiento de los electrones en el cable.
El cálculo de la magnitud de la fuerza ejercida por un alambre que lleva corriente sobre una carga en movimiento es equivalente a calcular el campo magnético producido por el alambre. Considere nuevamente la situación que se muestra en las figuras. La última figura, que muestra la situación en el marco de referencia de la carga de prueba, se reproduce en la figura. Las cargas positivas en el alambre, cada una con carga q, están en reposo en este marco, mientras que las cargas negativas, cada una con carga −q, se mueven hacia la izquierda con velocidad v. La distancia promedio entre las cargas negativas en este marco es longitud contratada a: donde es la distancia entre ellos en el marco del laboratorio. De manera similar, la distancia entre las cargas positivas no se contrae en longitud: ambos efectos le dan al cable una carga negativa neta en el marco de la carga de prueba, de modo que ejerce una fuerza de atracción sobre la carga de prueba.
Pero esto todavía no explica el origen del campo magnético en caso de que no haya cargas positivas.
No hay un mecanismo. Estás tratando de encontrar un mecanismo de cómo dos objetos abstractos pueden intercambiar identidades. Cualquier mecanismo que involucre abstracciones debe consistir en abstracciones. Entonces, la única forma de explicarlo es a través de las matemáticas.
Siento que la forma menos abstracta de explicarlo es mirar dos cargas estacionarias. Se atraen a través de la fuerza de Coulomb (electrostática). Ahora corra perpendicular a la línea que une sus centros. Cada carga crea un campo magnético a medida que se mueve (la carga en movimiento se puede considerar en ciertos casos como corriente). El campo magnético actúa sobre la otra carga, creando una fuerza. Mientras tanto, la fuerza eléctrica ha disminuido (ya no es electroESTÁTICA). La fuerza neta es la misma, pero parte de ella es causada magnéticamente.
Otra forma de verlo es recordar que los campos EM son creados por la radiación EM. Una onda EM lleva consigo campos EM oscilantes; ver fotos aquí . Una carga puntual irradia ondas electromagnéticas en todas las direcciones. El campo E oscilante de una de estas ondas interfiere constructivamente con el campo E de una onda cercana, creando un campo casi no oscilante, que disminuye a medida que aumenta la distancia al cuadrado (proviene del hecho de que la intensidad de una fuente puntual ), dándonos la ley de Coulomb. Los campos magnéticos oscilantes interfieren destructivamente, por lo que no obtenemos un campo magnético neto.
Ahora, si empiezas a moverte con respecto a la carga, las cosas se ponen interesantes. El efecto doppler relativista actuará sobre las ondas EM, alterándolas (dado que la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos, no podemos aplicarle velocidades relativas). Las interferencias no funcionarán de la misma manera, y obtendremos un poco de campo magnético y principalmente un campo eléctrico. Muévase más rápido y la intensidad del campo magnético aumenta, E disminuye. Acelera, y obtendrás cosas complicadas. Tenga en cuenta que, de hecho, las ondas em son radiadas solo por una carga acelerada. Una carga sentada no emite ondas em. Las ondas emitidas por una carga acelerada producen cambios en los campos. La forma más fácil de visualizar esto es suponiendo que las ondas electromagnéticas se radian en todos los casos.
Creo que eso lo explica sin demasiadas abstracciones..
La explicación más simple que conozco requiere solo una carga de prueba y dos marcos de referencia con una velocidad relativa entre ellos.
Cuadro 1: La carga está en reposo. Es la fuente de un campo (puramente) eléctrico.
Cuadro 2: La carga se está moviendo. Es una corriente, y la fuente de un campo magnético.
Fundamentalmente ambos son la interacción entre cargas. Los campos magnéticos son el resultado de cargas en movimiento. Cuando las cargas se mueven, su tiempo se ralentiza (relatividad), por lo tanto, el efecto (campo) de la carga se debilita. P.ej. los electrones se mueven en un alambre en relación con un protón estacionario, el campo del electrón se debilita al protón, por lo tanto, el alambre será positivo al protón. Por lo tanto, se produce una fuerza de repulsión.
Eche un vistazo a este enlace; probablemente será mejor que cualquiera de nuestras explicaciones.
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