Cuando el electrón se mueve constantemente, ¿su campo eléctrico se mueve con él instantáneamente?

Cuando el electrón se acelera, se produce una ondulación propagada en su campo eléctrico. Pero cuando se mueve constantemente, ¿el campo "lo sigue", es decir, cambia instantáneamente? ¿Cómo lidia con el hecho de que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz?

No, nada cambia instantáneamente. El potencial de Liénard-Wiechert es lo que está buscando.
@Avantgarde, entonces, ¿por qué no se considera como una onda em?
@Artur Una carga eléctrica en movimiento se ve exactamente como un campo magnético (o, más precisamente, un campo magnético es la transformación relativista de un campo eléctrico en movimiento). Un campo eléctrico que varía con el tiempo produce un campo magnético que varía con el tiempo y viceversa, por lo que una onda EM solo es estable cuando el campo eléctrico variable original produce un campo magnético variable que varía exactamente de la manera correcta para producir exactamente el mismo campo eléctrico cambiante con el que comienza; esto a su vez requiere que el campo eléctrico se vea como una onda sinusoidal cuando lo grafica a lo largo del tiempo.
¿Qué se mueve exactamente más rápido que la luz aquí?
@safesphere propagación del campo eléctrico
Publicación relacionada de OP: physics.stackexchange.com/q/436008/2451
@BenRW "Una carga eléctrica en movimiento se ve exactamente como un campo magnético": ciertamente crea un campo magnético, pero también tiene un campo eléctrico, porque es una carga eléctrica. No solo eso, sino que, para un observador que está estacionario en el marco con respecto al cual se mide la velocidad de la carga en movimiento, el campo eléctrico medido por ese observador cambiará con el tiempo. Como tal, no estoy seguro de que su declaración transmita la idea correcta.
¿Por qué el voto negativo? Esta es una pregunta perfectamente razonable.
"¿Qué es exactamente lo que se mueve más rápido que la luz aquí?" – " propagación del campo eléctrico " - No, no lo hace, como se explica en la respuesta BC en el ejemplo del papel. Nada se mueve más rápido que la luz.
@probably_someone Eso es justo, gracias por los comentarios. Estaba tratando de mantenerlo simple, pero no había notado que lo hice un poco mal en el proceso.

Respuestas (4)

Supongamos que tomo un enorme trozo de papel, de muchos años luz de tamaño, y escribo en él un conjunto de líneas que se cruzan en un punto. Podría hacer que el espaciado angular sea uniforme, en cuyo caso podría ser una imagen de las líneas de campo de una carga en su marco de reposo, pero para responder a su pregunta, esto en realidad no importa. El espaciado angular puede ser aleatorio.

Si el papel se está moviendo hacia la derecha, entonces un observador lejano, mirando la parte del papel cerca de él, puede mirar el papel y ver una línea que apunta en un cierto ángulo, y luego, si regresa una hora más tarde, verán una línea que apunta en un ángulo diferente. No hay nada en esto que viole la relatividad, y no se está propagando información desde el centro del papel a las partes distantes del mismo.

Lo que violaría la relatividad sería si pudiéramos agarrar el centro del papel, cambiar su estado de movimiento y hacer que el efecto se observara instantáneamente a lo lejos. Eso sería análogo a cambiar repentinamente el movimiento de la carga. Si hace eso, entonces el cambio se propaga hacia afuera en C .

Honestamente, no entendí bien lo que escribiste, por el mal inglés, y tal vez esa es la razón por la que no estoy de acuerdo, así que tal vez simplemente no entendí. Mal En realidad te equivocas. Usted dice que sería una violación de la relatividad si obtuviéramos información sobre el sistema (centro del papel) instantáneamente, estando a cierta distancia, pero en realidad lo hacemos. Espero no haber entendido el segundo párrafo, porque parece fuera de sentido. Por qué escribiste sobre la hora de espera. Escribes un observador, luego escribes "cerca de ellos (¿observador(es?))".
@user210398: Lo siento, pero no puedo entender tu comentario.
El ejemplo del artículo ilustra el hecho de que un sistema que se mueve con todas sus partes en movimiento a la misma velocidad no es un gran misterio. Este es un punto útil en el presente contexto. Por otro lado, se necesita cierto cuidado para demostrar que las líneas de campo eléctrico de una carga en movimiento inercial se comportan de manera similar a las líneas de tinta dibujadas en un papel; eso no es evidente en absoluto (y no funcionaría para problemas más complicados).

Sí, en cierto sentido, el campo se mueve "instantáneamente" junto con su fuente (si esta fuente se mueve uniformemente).

No hay aberración de fuerzas. Por ejemplo, una esfera cargada iluminada y tú os acercáis en un movimiento inercial uniforme a lo largo de caminos que no colisionan. La luz procedente de la esfera aparecerá acercándose a ti en un ángulo de aberración relativista. pecado ⁡ α = v / C . Sin embargo, la fuerza electromagnética de atracción a la esfera no experimenta aberración. Apunta directamente hacia la posición real.

Entonces, en teoría, siempre puedes conocer la posición real de la carga y seguirla.

Es muy sencillo entenderlo intercambiando fotogramas. Basta pensar en una carga "en reposo", que difunde el campo y un observador (una partícula de prueba), que se mueve en este campo. Deja claro que la dirección de la fuerza eléctrica ejercida por la esfera sobre la partícula de prueba apunta directamente hacia la posición real de la esfera.

Eso no significa que la fuerza se propague infinitamente rápido. La fuerza sobre una partícula de prueba en un instante dado se debe al campo electromagnético en la vecindad inmediata de la partícula en ese instante.

Aberración de Fuerzas y Ondas

Entonces, estoy observando la carga en movimiento constante, estando a una distancia de 999 999 999 metros en relación con esta carga. Cuando la carga cambia de posición, lo sé al instante, ¿verdad?
Sí, si esta carga se MUEVE UNIFORMEMENTE. La página que he vinculado proporciona un análisis completo. Esta pregunta rara vez se aborda, aunque es muy interesante.
¿Qué puedes decir sobre el potencial de Liénard-Wiechert?
en.wikipedia.org/wiki/Li%C3%A9nard%E2%80%93Wiechert_potential , capítulo Límite de velocidad universal. "Una carga que se mueve con velocidad constante debe aparecer ante un observador distante exactamente de la misma manera que una carga estática aparece ante un observador en movimiento, y en el último caso, la dirección del campo estático debe cambiar instantáneamente, sin demora de tiempo. . Por lo tanto, los campos estáticos (el primer término) apuntan exactamente a la verdadera posición instantánea (no retardada) del objeto cargado si su velocidad no ha cambiado durante el retardo de tiempo retardado. Esto es cierto para cualquier distancia que separe los objetos" .
Perfecto. Si todavía dice sobre "campo cercano" y cómo se relaciona con el tema, será genial.
La "explicación" en la página de wikipedia no es exactamente incorrecta, pero es profundamente inútil, como un intento de ofrecer información, porque introduce ideas como un efecto instantáneo, solo para descartarlas inmediatamente mediante una corrección.

No, el campo no cambia instantáneamente.

Mientras la carga se acelera, el campo "ondula". Cuando se realiza la aceleración y la carga viaja a velocidad constante, el campo es estable después de eso.

La onda se mueve a la velocidad de la luz, y detrás de la onda el campo estable también se mueve a la velocidad de la luz.

El evento de origen que causó el campo en algún lugar en algún momento está en el pasado de ese evento de campo, no en la ubicación actual de la partícula cargada, por lo que merece una reflexión. Aquí hay una cita de la sección 7.3 de Relativity Made Relatively Easy : "... el campo parece 'saber' dónde está ahora la fuente en movimiento. ... Es como si la fuente diera sus 'órdenes de marcha' al campo en la forma 'alinéense en mi posición futura, asumiendo que continuaré a velocidad constante'". Esto es lo que sucede, y se trae por la comunicación normal limitada a la velocidad de la luz desde el evento de origen a cualquier evento de campo en particular. Uno podría argumentar a partir de otras consideraciones que debe salir así, pero es muy agradable ver que todo se junta cuando uno lleva a cabo el cálculo. de la solución basada en los potenciales de Lineart-Wiechart.

Cuando el electrón se mueve constantemente, ¿su campo eléctrico se mueve con él instantáneamente?
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