ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Панаиоти Николай Николаевич / Запись

ЗАРЯД И МАГНИТНАЯ СТРЕЛКА

panaioty
17.11.2006
19:58
Если электрический заряд пролетает мимо магнитной стрелки, то она отклоняется. Но почему поворачивается стрелка, пролетая мимо неподвижного электрического заряда?
Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

17.11.2006 20:03#
dims
Заряд и магнитная стрелка
Классическое объяснение, на мой взглдя, в том, что стрелка, двигаясь, порождает изменяющееся магнитное поле, а оно, в свою очередь, электрическое. Которое создаёт силу, действующую на заряд и, по 3-му закону Ньютона, обратно на стрелку.
20.11.2006 10:53#
matwad
Заряд и магнитная стрелка
Но Вы ведь прекрасно понимаете, что Вы уходите от прямого вопроса и даете косвенный ответ. Это не классическое, а типичное объяснение. Не знаю, как Николаю Николаевичу, а мне это объяснение не нравится. А Вам самому?
20.11.2006 12:19#
dims
Заряд и магнитная стрелка
Мне так не кажется. Что не так в моём объяснении?
17.11.2006 20:36#
gimgi
Заряд и магнитная стрелка
Во-первых, я думаю, что все можно объяснить третьим закон Ньютона.
Во-вторых, что в этом мире стоит на месте, а что мимо него пролетает?
20.11.2006 10:59#
matwad
Заряд и магнитная стрелка
В том-то и суть вопроса.
Не важно, что стоит, что движется, но красивое объеснения должно быть в любой из систем отсчета. В этом же случает одно из объяснений получается красивым, а второе либо некрасивое, либо заменяется ссылкой на объяснение в удобной системе отсчета с возвратом в неудобную систему через третий закон Ньютона.
18.11.2006 19:59#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Сначала неплохо было бы проверить, а действительно ли летающая стрелка поворачивается? Если стрелка поворачивается, то как соотносится ее момент вращения с ее импульсом? Может эти механические моменты будут возвращать стрелку в исходное положение?

19.11.2006 04:23#
dims
Заряд и магнитная стрелка
Должна, ведь движение относительно.
19.11.2006 14:15#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Проблема с вращением - система неинерциальна и взаимозаменяемось систем исчезает.
20.11.2006 00:15#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
C инерциальностью все в порядке. Мы на заряде сидим и думаем, с чего это она вертеться начала.
20.11.2006 14:13#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Но если мы будем сидеть на стрелке, то с этой позиции заряд двигается, а стрелка вращается в неподвижной системе координат. Тогда в самом вашем вопросе (в первой его части) содержится ответ и от меня ускользает истинный смысл вопроса.
20.11.2006 19:59#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
Смысл вопроса в том, что при приближении к неподвижному заряду стрелка поворачивается. Какие силы образуют момент?
20.11.2006 20:42#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Наверное те же самые, что и при движении заряда возле стрелки - ведь в системе координат, связанной со стрелкой, заряд будет наблюдаться как движущийся, создавая тем самым магнитное поле (только в этой подвижной системе координтат) , которое в свою очередь должно вызвать поворот стрелки. Поэтому-то я и написал, что в вашем вопросе уже содержится ответ. Силы - те же самые, магнитные.
21.11.2006 09:17#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемый Владимир.
Согласно постулату СТО все физические процессы в инерциальных системах протекают одинаково. В СО, в которой центр масс стрелки покоится, причиной поворота является магнитное поле порождаемое движущимся зарядом. В СО, в которой заряд неподвижен, стрелка тоже должна повернуться. Однако, магнитного поля нет. Я не говорю о магнитном поле стрелки. Что же заставляет поворачиваться стрелку, движущуюся в неоднородном электрическом поле? - Вот суть моего вопроса.
Кстати при обучении это принципиальные вещи. Так в опытах Фарадея появление тока в контуре объясняется разными причинами для случая движения контура в неоднородном магнитном поле и при приближении магнита к неподвижному контуру. В некоторой степени понимание механизма этого явления привело к созданию классической электродинамики.
21.11.2006 13:48#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемый Николай Николаевич,
теперь я вижу, что вы все-таки стремитесь найти объяснение не меняя местами систем координат (что было бы самым простым). Если мы все-таки не желаем слезать с неподвижного заряда, то в системе при движении магнитной стрелки возникает фиктивный электрический диполь, который и заставляет поворачиваться стрелку. По-моему, об этом уже было сказано в первом же ответе на ваш вопрос Дмитрия Кравченко. Конечно это самый типичный ответ, но какое другле объяснение можно придумать не углубляясь в свойства физического вакуума, лоренцовые преобразования и т.п.? Силы Лоренца и электромагнетизм по-моему возникают как следствие симметрий СТО. Мне даже кажется, что о взаимодействии подвижных и неподвижных электрических и магнитных полей упоминается у Ландау и Лифшица. То есть это такая махровая классика, что придумывать что-то другое будет себе накладнее.
21.11.2006 17:40#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемый Владимир, мы все-таки не желаем слезать с неподвижного заряда, и буду очень благодарен, если чуть подробнее сможете объяснить про " в системе при движении магнитной стрелки возникает фиктивный электрический диполь, который и заставляет поворачиваться стрелку". Вместо стрелки можно взять круговой ток.
Мне надо это ученикам рассказать. Условие такое, что скорость стрелки мала. Кравченко же говорил несколько о другом.
21.11.2006 14:39#
voix
Заряд и магнитная стрелка
А зачем обязательно магнитная стрелка?
Намагниченность объясняется движением электрических зарядов.
Пусть это будет два электрических заряда, один покоится, другой пролетает мимо.
Возможно, это как-то упростит задачу :)
21.11.2006 17:43#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
Это будет другая задача.
21.11.2006 21:55#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Магнитное поле стрелки образуется совокупностью магнитных полей электронов в материале, когда все эти электроны ориентировны в одну сторону. А по поводу фиктивного заряда придется мне порыться в Ландау и Лифшице. Но вообще электрон с его магнитным полем можно действительно заменить на рамку с током. Тогда мы будем иметь две системы зарядов - один неподвижный, а другой циркулирующий по кругу. Получается классическая задача о взаимодействии подвижного и неподвижного зарядов.
22.11.2006 15:38#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Я поверхностно порылся в Ландау и Лифшице и такой задачи, как о движении магнитного диполя в статическом электрическом поле не нашел. Но есть похожие задачи, метод решения которых сводится к представлению элементов задачи через их энергии, использованию уравнений Максвелла и интегрированию уравнений движения. Но мне кажется, что можно попытаться объяснить вашу задачу "на пальцах" - так сказать для большей наглядности. Я тут внизу вижу, что к тексту сообщения можно прикрепить картинки. Попробую нарисовать и прикрепить (не знаю, что из этого выйдет). А пока резюмируем, что же требуется.

Если вы отказываетесь от перемены местами систем отсчета и желаете найти объяснение поведения стрелки компаса исключительно в системе координат неподвижного заряда (назовем его Q), то нам неизбежно придется пользоваться только электростатикой, то есть кулоновским притяжением или отталкиванием электрических зарядов. В этом случае магнитный диполь (стрелку компаса) нам неизбежно придется заменить на рамку с током - то есть в простейшем случае на заряд, двигающийся по круговой орбите (назовем его q). Ну и конечно эту круговую орбиту нужно перемещать с некоторой скоростью (назовем ее V) относительно стационарного электрического поля заряда Q, раз уж мы рассматриваем задачу в системе координат этого поля. Для определенности можно считать, что вектор скорости магнитной стрелки направлен параллельно стрелке, то есть - в терминах эквивалентной рамки с током - перпендикулярно плоскости рамки. Также для большей определенности можно считать, что в момент рассмотрения магнитная стрелка пролетает мимо заряда в момент наибольшего их сближения (в этот момент вектор скорости рамки V перпендикулярен линии, соединяющей статический заряд и центр рамки).

Для прояснения ситуации достаточно рассмотреть скорость двигающегося по рамке заряда только в четырех точках - в двух (W2 и W4), лежащих на диаметре (круговой) рамки, направленном на неподвижный заряд, и в двух (W1 и W3) на перпендикулярном к нему диаметре. Естественно, по абсолютной величине скорости W1, W2, W3, W4 равны, но по направлению различаются, а скорости перемещения заряда вместе с рамкой (V1, V2, V3, V4) в этих точках совпадают как по величине, так и по направлению.

Если (для определенности) подвижный и неподвижный заряды имеют противоположные знаки, то из-за кулоновкого притяжения в точке 1 абсолютная величина компоненты скорости W1 увеличится (скажем, до величины W1') , а в точке 3 компонента W3 уменьшится (до W3'). В точках 2 и 4 орбитальная скорость заряда q не может измениться, так как рамка одномерна и перемещаться перпендикулярно рамке заряд q не сможет. По закону сохранения энергии абсолютная общая величина скорости заряда q сохраняется, поэтому в точках 1 и 3 должны изменяться компоненты скорости V1 и V3 - первая будет уменьшаться, а вторая увеличиваться. Из-за разности между V1' и V3' рамка начнет поворачиваться по часовой стрелке (если смотреть на нее со стороны неподвижного заряда).

Результат эквивалентен тому, который мы бы получили, если бы мы рассматривали задачу в системе отсчета магнитной стрелки, в которой заряд Q движется, создавая магнитное поле. В такой системе должны рассматриваться два магнитных диполя. А предыдущая ситуация эквивалентна взаимодействию двух электрических диполей.



22.11.2006 17:59#
voix
Заряд и магнитная стрелка
Такой вопрос.

1. Два тела притягиваются гравитационно. Одно покоится, другое пролетает мимо.
2. Два электрически заряженных тела, заряды противоположны. Также одно покоится, другое пролетает мимо.

В обоих случаях движение тел будет аналогично или во втором случае возникнет магнитное поле, которое приведет к отличию траекторий заряженных тел?
Т.е. можно ли только по траекториям тел понять, притягиваются они гравитационно или электрическим притяжением?
23.11.2006 08:22#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемый Владимир, спасибо за присланное решение. Признателен, также за прекрасное оформление. Если Вы не возражаете, то я постараюсь разместить ваше решение, с указанием автора естестественно, на моем сайте, на который заглядывают многие ученики старших классов.
Еще раз спасибо. НН
23.11.2006 13:25#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемый Николай Николаевич,
Рисунок "от-руки" вы называете прекрасным оформлением? Правда так было гораздо гораздо быстрее. Конечно помещайте решение на вашем сайте, но хочу вас предупредить об одной вещи, о которой я намеренно умолчал, ожидая по этому поводу чьего-либо комментария, но такового не поступило. С точки зрения стандартной теории частиц электроны (которые и создают магнитное поле в стрелке компаса) ни в коем случае нельзя представлять в виде рамки с током. Так его представляли, например, Дж.Дж.Томпсон, Комптон и другие зубры конца XIX - начала XX века. Но сейчас электрон - точечная частица со всеми вытекающими отсюда последствиями невозможности решить вашу задачу электростатическими методами. Но я придерживаюсь точки зрения Дж.Дж.Томпсона и поэтому для меня такое решение возможно. По поводу структуры электрона в виде рамки с током есть несколько комментариев (в том числе и моих) в обсуждении темы "Объем элементарной частицы" на этом же форуме.
23.11.2006 13:47#
Заряд и магнитная стрелка
Ложка дегтя.
Это рассуждение не может быть верным в принципе и вот почему.
Момент сил, измеренный динамомометром не зависит от системы отсчета, в которой она посчитана. Самый простой расчет в системе покоя рамки с током.
Магнитное поле, порожденное пролетающим мимо зарядом пропорционально 1/с (с - скорость света), сила действия этого поля так же пропорциональна 1/с, следовательно измеренный момент сил содержит множителем 1/(с^2), т.е. эффект чисто релятивисткий и никакими класическими рассуждениями о силе Кулона и законе сохранения энергии 1/(с^2) получить в ответе невозможно, а надо привлекать запаздывающие потенциалы и т.д...

П.С. Не обманывайте детей.
23.11.2006 14:44#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
А никто никого и не обманывает. Где это я говорил, что момент силы зависит от системы отсчета? Наоборот, я утверждаю, что системы эквивалентны, и момент должен получиться один и тот же. Вот вы возьмите и просчитайте :-) Толко не надо сюда скорость света припутывать. С чего вы взяли, что магнитное поле пропорционально 1/c? Нигде не говорится, что заряд пролетает мимо стрелки со скоростью света (это даже и в принципе невозможно, так как масса заряда не может быть нулевой). Сосчитайте для начала хотя бы в нерелятивистском приближении, используя классические формулы из учебников по электротехнике.

24.11.2006 11:16#
Заряд и магнитная стрелка
Классическая формула (в системе покоя магнитного диполя).
rot(H)=(4Pi/c) j + (1/c) dE/dt,
где j -ток, созданный пролетающим мимо зарядом.
Строго j=e*v*delta(r-r0), где e - заряд электрона, v - скорость, delta - функция Дирака, отсюда интегрируя находим H в любой точке, можно и не интегрировать, а взять готовый ответ для потенциала Лиенара-Вихерта
A=e*v/c/(R-(vR)/c), где R - радиус вектор из точки нахождения заряда в точку наблюдения, тогда H=rot(A), ответ нетривиален, но в пределе малых постоянных скоростей общеизвестен
H=e[vR]/(cR^3)
, нас же здесь интересуют численные коэф. а не зависимость от r. Важно, что входит v/c.
Момент сил (в ньютонах на сантиметр), действующий на систему дается
K=(e/c)<[v[rH]]> - подразумевается среднее от двойного векторного произведения. Этот, второй 1/c в действительности можно запихать в определение магнитного момента, K=[mH], а вот первый никуда ни деть.
Вот я и сосчитал "для начала" в нерелятивистком приближении... (хотите точно - Ландау, т.2)

Можно конечно переопределить еденицы измерения е, но факт остается фактом, H маленькое, и подавлено как v/c !,
Далее, кольцо с током, электрически нейтрально, тепловые скорости электронов на порядки больше скорости дрейфа, никто никуда не бежит, магнитный момент есть (например спиновый домен - вообще никакого движения), заряда НЕТ, а значит и электрическое поле на него не действует!
По определению электрического поля, если хотите.
Магнитное действует, вот его и надо вычислять в этой системе.
24.11.2006 16:45#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Однако об этом и говорилось в начальных комментариях, что классическое решение у Ландау и Лифшица дается для системы связанной со стрелкой. Конечно, все получается элементарно, когда имеется магнитное поле, созданное током заряда пролетающего мимо стредки. А ведь задача-то поставлена найти решение в системе координат, где тока нет. Вот и попробуйте. Точный расчет не требуется. Важно принципиальное решение.
24.11.2006 09:10#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемый Владимир, однако, появились некоторые сомнения после пережевывания.
1. Мне кажется, что утверждение "По закону сохранения энергии абсолютная общая величина скорости заряда q сохраняется, поэтому в точках 1 и 3 должны изменяться компоненты скорости V1 и V3 - первая будет уменьшаться, а вторая увеличиваться" спорно в денной модели.
2. Я думал, что существенным в данной модели является неоднородность электростатического поля, а в Вашем решении неоднородность несущественна.

Где я ошибаюсь больше?
24.11.2006 13:48#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Неоднородность несущественна (хотя конечно при точном решении задачи ее нужно учитывать) . А насчет закона сохранения, действительно, лучше уточнить, что имеется ввиду закон сохранения импульса. Импульс сохраняется в замкнутой системе, каковой является неподвижный заряд Q и подвижный заряд q. В общем случае импульс должен быть передан от q к Q, но так как мы зафиксировали Q, то единственным способом сохранения импульса будет перераспределение компонент вектора скорости подвижного заряда.
24.11.2006 13:55#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
А кстати, собираетесь ли вы проверить все экспериментально? Ведь лучшим способом разрешения всех сомнений является эксперимент. Заметьте, что стрелка компаса должна поворачиваться не в сторону неподвижного заряда, а в перпендикулярной плоскости.
19.04.2007 18:48#
sta124
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемый Николай Николаевич, правильно ли я Вас поняла, что непонятно лишь то, как объяснить ученикам?

А если так: мы, сидя на неподвижном (относительно чего Вы почему-то не говорите) заряде, приближаемся к магнитной стрелке. Поскольку есть изменение взаимного положения, значит, есть и движение заряда относительно магнитной стрелки.

Хотелось бы, конечно, уточнить что означает неподвижный заряд.
20.04.2007 20:42#
panaioty
настроение:
грустный
грустный
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемая Людмила.
Неподвижном, значит, что в данной системе отсчета скорость заряда равна нулю, поэтому не он приближается, а стрелка движется. Именение взаимного положения не свидетельствует о наличии скорости у каждого из объектов. Неподвижный же заряд магнитного поля не создает.
22.11.2006 15:40#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Прикрепляю картинку, но не знаю, что из этого получится.
Иллюстрации :
22.11.2006 19:05#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Чегой-то количество задач растет. Навскидку кажется, что движение двух гравитирующих и двух электростатически притягиваемых тел должно быть одинаковым. Но у Ландау и Лифшица в задачах с зарядами все получается сложнее (то есть магнитное поле скорее всего должно влиять). Да и с гравитирующими телами не все так ясно - согласно ОТО должно еще возникать гравитомагнитное поле, аналогичное магнитному полю, возникающему при движении зарядов. Может тут справедливость то и восстанавливается?
22.11.2006 21:09#
voix
Заряд и магнитная стрелка
> согласно ОТО должно еще возникать гравитомагнитное поле, аналогичное магнитному полю, возникающему при движении зарядов

Вы не шутите?
22.11.2006 22:06#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Не, не шучу. На свете есть много странных вещей, одна из которых - эти гравимагнитные волны. По их поводу есть достаточно статей. Если вы в Google зададите Gravimagnetic waves, то получите около 1000 результатов. Еще около 1000 результатов можно получить на тему Magnetogravitic (что в сущности одно и то же).
24.11.2006 14:32#
spark
Заряд и магнитная стрелка
Формулы приведены, но если вас интересует наглядное объяснение, то могу предложить следующее. Только это потребует некоторого полета мыслей :)

Предварительные замечания.
Итак, закон взаимодействия магнитного диполя с магнитным полем совпадает с законом взаимодействия электрического диполя с электрическим полем. Но мы знаем про электрический диполь, что его можно представить в виде набора из двух противоположных электрических монополей (т.е. зарядов), и тогда взаимодействие эл. поля с диполем есть сумма взаимодействий эл. поля с двумя этими "эл. монополями".

Аналогично, в качестве удобного математического трюка, можно представить магнитный диполь в качестве пары двух магнитных монополей с противоположными знаками связанных вместе. В результате всё сводится к задаче рассеяния магнитного монополя и электрического заряда.

Неподвижный эл. заряд чувствует только эл. поле. Однако движущийся заряд создает электрический ток, который уже взаимодействиует с магнитным полем. (Вас не смущает вопрос -- КАК эл. заряд создает ток? Если нет, то двинемся дальше.)

Соответственно, неподвижный магнитный монополь чувствует только манитное поле, однако движущийся монополь создает "магнитный ток", который чувствует электрическое поле. Именно за счет этого тока магнитный монополь отклоняется из плоскости, пролетая мимо неподвижного заряда.

Последний шаг: исходно у нас налетает стрелка -- т.е. магнитный диполь ориентированный в плоскости реакции. При пролете один монополь будет стремиться отклониться вверх, другой -- вниз, т.е. возникнет вращающий момент, разворачивающий стрелку.

Так пойдет?
24.11.2006 17:01#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Использование магнитного тока всегда будет оставаться математическим приемом до тех пор пока магнитные монополи не будут обнаружены (а этого скорее всего не произойдет, так как иначе это бы уже давно произошло). В качестве математического объяснения данная модель годится, а как быть с физикой? Или вы тоже считаете, что нет никакой разницы между математическими теориями (типа теории Кеплера) и физическими (типа теории Ньютона)?
26.11.2006 02:48#
spark
Заряд и магнитная стрелка
Будут обнаружены монопооли, или не будут -- на данной задаче это никак не скажется, ибо стрелки, как мы знаем, состоят из атомов, а не монополей.

Магнитный ток (создаваемый магнитным диполем) -- такая же "абстракция", как и электрический ток. Ведь по существу ответа на вопрос "что такое ЕСТЬ электрический ток?" не дается. Просто говорится, что при движении заряда появляется нечто, что чувствует уже магнитное поле. На самомо деле, конечно, это выводится из рассмотрения полей в СО покоящегося заряда, так что "эл. ток" -- это лишь краткая формулировка всех этих переходов из одной СО в другую.

А вообще, этот ответ я давал не школьникам, а автору вопроса, Николаю Николаевичу. Я подозреваю, что ему хочется вначале самому понять в деталях эти переходы, прежде чем объяснять их школьникам.
27.11.2006 12:56#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Электрический ток (по определению) это движущийся заряд - ничего больше. Магнитный ток - движущийся магнитный монополь. Так что ответ на вопрос "что есть электрический ток?" имеется. Не имеется ответа на вопросы: "что есть электичекий заряд?" и "что есть движение?". Ну а вообще, несомненно, самым корректным решением было бы рассмотретсь все в рамках СТО, правда вряд ли мы этим задачу упростим. Поэтому-то лучше всего с самого начала говорить о классической рамке с током, а не магнитной стрелке. Именно эта задача будет понятна школьникам без увязания в философских вопросах о том, что есть движение и существует ли оно вообще или нам это только кажется.
25.11.2006 12:10#
matwad
Заряд и магнитная стрелка
Игорь Иванов писал: "Последний шаг: исходно у нас налетает стрелка -- т.е. магнитный диполь ориентированный в плоскости реакции. При пролете один монополь будет стремиться отклониться вверх, другой -- вниз, т.е. возникнет вращающий момент, разворачивающий стрелку.
Так пойдет?"

Как же это может пойти?
Ведь Николай Николаевич ШКОЛЬНИКАМ должен показать механизм воздействия электрического поля неподвижного заряда на движущуюся в этом поле магнитную стрелку. В принципе он не имеет права обращаться к магнитным монополям и математическим трюкам с монополями. Школа организация консервативная.
Но мне Ваш ответ очень понравился. Вы «от безысходности» обращаетесь к монополям, а значит, Вы видите тонкость вопроса Николая Николаевича и не решаете задачку, совершая скачки в удобную систему отсчета с помощью третьего закона Ньютона. Не все эту тонкость заметили. Действительно, если не обратить внимания на одну «мелочь», то никакого выхода, кроме магнитно-монопольного, здесь нет. Хоть бери и магнитные монополи в школьную программу вводи.
Но есть одна «мелочь». Она решает все. Знает ли о ней Николай Николаевич? Пусть напишет.

P.S. Написал эту заметку и и обнаружил письмо Самсонова1947.
Да. Именно СТО показывает ОТНОСИТЕЛЬНУЮ электрическую поляризованность движущейся магнитной стрелки.
«Валить», как рекомендует Самсонов, не на что не нужно. Все объясняется без всякой альтернитивы.
25.11.2006 08:34#
Заряд и магнитная стрелка
Николай, если Вы хотите с наименьшими потерями времени и здоровья "обьясниться" с учениками, мой Вам совет:

В первом случае валите всё на силу Лоренца, во втором - на эйнштейново (СТО) продольное сокращение длин участков кругового тока (это и есть магнит).

Вам, ведь, невпервой, думаю: вспомните, как пришлось "обьяснять" возникновение индукционного тока с двух совершенно разных позиций:
1. контур движется в магн.поле.
2. Магн.поле сквозь неподвижный контур меняется.

Ну а если у Вас излишек и времени, и здоровья, обратите внимание на то, чем забиты форумы и "Мембраны", и "Скайтека"

...или чните на мембранном форуме в разделе "альтернативное" мою тему "электромагнетизм". Я там samsonov1947.

Сувсамс.

25.11.2006 14:14#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемые, спасибо за столь активное обсуждение этой, казалось бы простой задачи. Хотелось бы услышать ваше мнение по поводу следующего объяснения:
Представим стрелку в виде контура с током. Путь первоначально она летит так, как показано на рисунке, выполненном Vlady, только заряд находится впереди контура, и чуть сбоку, за счет неоднородности поля и поляризации на контур будет действовать момент сил, который изменяет направление момента импульса движущихся зарядов, создающих ток, (гироскопический эффект). Стрелка (контур) поворачивается в нужном направлении. Конечно, можно возразить, что этот момент действует и на неподвижный контур, но для этого случая момент сил исчезает, как только плоскость контура становится параллельной силовым линиям. При движении же момент действует непрерывно, так как направление силовых линий вдоль траектории меняется. При движении строго на заряд поворота не будет.
25.11.2006 14:50#
Заряд и магнитная стрелка
Неверно. Какой еще момент сил, какая еще поляризация контура...
В качестве лакмусовой бумажки возмите магнитный момент, вызванный упроядочиванием спинов электронов. Или один элетрон вместо магнитной стрелки. И макните этой бумажкой в предлагаемое объяснение. Без поляризации самого электрона (ну это уже совсем альт) поворота не добиться, значит ищем дальше :)
25.11.2006 23:04#
matwad
Заряд и магнитная стрелка
Ну, а в момент, когда заряд и движущаяся рамка расположены, как показано у Vlady, будет на рамку действовать момент сил?
А что будет, если наблюдатель сидит не на точечном заряде, а на длинной нити с равномерной линейной плотностью заряда?
27.11.2006 09:45#
Заряд и магнитная стрелка
На движущийся относительно неподвижного заряда контур с током (магн.стрелку) действует не момент сил, а много-много сил на каждый малый его участок. Поэтому контур (стрелка) и поворачивается, и отталкивается (притягивается).
А упростим задачу, и увидим всю её противоречивость в рамках офиц.физики:
Берём длинный-длинный прямой участок провода с эл.током (для этого на его концы прикрепляем два разноимённых заряда) и кладём рядом с ним положительный зарядик. Поскольку в проводе течёт эл.ток проводимости (бегут электроны), он должен быть, по Эйнштейну, заряжен отрицательно относительно нашего положительного зарядика. И, следовательно, должен его притягивать. Но в действительности этого нет! Куда нам деваться с нашим Эйнштейном?
Слышу реплику знатоков:" эл.ток всегда замкнут, поэтому интегрально он с нашим зарядиком по нулям".
Верно! Но я копаю дальше:
Чем же он замкнут?
А током смещения, как толмачит офиц.физика. Конкретно: если есть угасающее эл.поле от наших прикреплённых к концам провода зарядов, то в этом пространстве ПРИСУТСТВУЕТ (не течёт) ТОК (не электрический) СМЕЩЕНИЯ. Он, действительно, создаёт в пространстве магн.поле, но это - не движение эл.зарядов. Поэтому здесь нечему релятивистски сжиматься. И, следовательно, Эйнштейн отдыхает.
Короче, хотели прикопать одну проблемку, тут же возникла другая!
...но если контур с эл.током (магн.стрелКу) оставить в покое, а двигать пробный зарядик, то придётся говорить о МАГНИТНОЙ (? - самс.) силе Лоренца. А что это такое? Ведь магнитная сила - это взаимодействие двух магнитов. Но магнит не действует на неподвижный эл.заряд, а только на движущийся ПОПЕРЁК магн.поля.
Тогда признаем, что лор.сила - явление неизвестной природы, решительно не магнитного происхождения. Чем не проблемка?
Но и её можно заболтать, если хорошо постараться. Но песня будет опять не в рифму.

Тяжёлая у Вас работа, Николай!

Сувсамс.

27.11.2006 13:04#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемый Михаил,
Никакой проводник с током при движении в нем электронов не заряжается отрицательно. Число этих движущихся электронов в точности равно числу положительных зарядов стоящих неподвижно атомных ядер. Так что ваше рассуждение изначально неправильно.
27.11.2006 15:45#
Заряд и магнитная стрелка
Ещё как заряжается, Володя, если верна СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Эйнштейна:
Нанижите движущиеся электрончики на ниточку. Ниточка, ведь, сокращается в размерах, двигаясь вместе с электрончиками! Электрончиков, ведь, стало больше на единицу длины провода, чем положительных иончиков неподвижного провода. Это - раз.
А "два-с" - силовые ёжики зарядов тоже сплющились! Вдоль своего движения их стало мало-мало, но поперёк - густо-густо (чтобы закон инвариантносити эл.заряда сохранить. А что это такое, скажу коротко и просто: положим, общая длина силовых стрелок заряда равна одному метру. Пусть он движется и сплющивается - один метр суммарной длины силовых стрелок обязан из него торчать).
А Вы, Володя, говорите, что проводник с током относительно неподвижного зарядика не заряжен отрицательно.

Я эту проблемку расковырял за 20 (ДВАДЦАТЬ!) лет.

Но физика - наука не о Природе, а всего лишь о её законах.
Николай преподаёт что? - в том-то и дело!

Сувсамс.
27.11.2006 17:01#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Опять ошибка. Нитка сокращается, но и электроны сокращаются в своих размерах (точнее - их форм-факторы, согласно современной официальной версии). Но число их не меняется. Кроме того, сплющивание силовых ежиков не означает, что иголок у них становится больше. Зачем на это 20 лет тратить? Не понимаю. Просто надо применить закон сохранения электрического заряда, который никто не отменял. Физика - наука о природе, и именно физика формулирует законы, называемые законами природы, отражающие то, как природа функционирует. Зачем же еще одну науку изобретать об этих сформулированных физикой законах? В тюрьму бы вас надо - за нарушение основного закона.
27.11.2006 20:18#
Заряд и магнитная стрелка
...а из тюрьмы я буду Вам писать письма с единственным вопросом:
"что там новенького в физике появилось о ПРИРОДЕ эл.заряда, гравитации, лор.силе...?".

Лады?

Сувсамс.
27.11.2006 21:08#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Ну ненадолго - на 15 суток за хулиганство, поэтому при нынешей черепашьей почтовой системе письмо дойти не успеет. Да и новостей особых не ожидается - я уже упоминал, что никто на самом деле не знает, что такое электрический заряд. Но закон его сохранения стар как мир. Какие уж тут новости.
27.11.2006 21:23#
Заряд и магнитная стрелка
...но ещё до того, как КОМИССИЯ ПО БОРЬБЕ СО ЛЖЕНАУКОЙ начнёт мне ручки-ножки заламывать и в ментовку тащить, успею Вам задать ну совсем простенький вопрос, Володя:

Перед нами длинный провод с эл.током, а рядом с ним - положительный зарядик. Бегут себе по проводу электрончики, но зарядик неподвижен относительно положительных иончиков провода. Ну и, ко ечно, зарядик не отталкивается-приталкивается. А теперь пустим наш зарядик вдоль провода со скоростью электрончиков проводимости.
И ШО БАЧИМ?
А вот ШО: наш зарядик неподвижен относительно электрончиков, но мимо него бегут положительные иончики кристаллической решётки провода с током.
А вот теперь наш зарядик отталкивается!
Во как в ПРИРОДЕ бывает!

А Вы говорите: "двадцать лет коту по хвост!".

Сувсамс.
27.11.2006 22:17#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемый Михаил,
Прежде чем представлять на суд публики любую теорию, ее надо хоть мало-мальски на опыте проверить. Из 20 лет уж можно было бы один день потратить на такую простую вещь. При любом раскладе (заряд положительный или отрицательный, провод неподвижен или движется вдоль своей длины) заряд не станет двигаться ни в сторону провода, ни от нее, а начнет двигаться в направлении, перпендикулярном к проводу (конечно, если вы его насильно к проводу не потащите). Опыт простой - много времени не займет, а удовольствия получите на все сто.
28.11.2006 09:58#
Заряд и магнитная стрелка
Ваши слова:
заряд не станет двигаться ни в сторону провода, ни от нее, а начнет двигаться в направлении, перпендикулярном к проводу

Я: ... Овсянка, Сэр!

Я не буду тратить ни секунды, т.к. это общеизвестно, и проверялось-перепроверялось.

Повторю: если пробный заряд покоится относительно положительных ионов провода (следовательно, движется относительно его электронов проводимости), он не чувствует со стороны провода силу Лоренца.
Если же наш пробный заряд покоится относительно электронов проводимости провода с током (следовательно, движется относительно его положительных ионов), он чувствует лор.силу.
С точки зрения офиц.физики обе ситуации равноценны, а результаты разные!

...я не выдвигаю никаких теорий, но знаю, почему происходит такая фигня.

Сувсамс.
28.11.2006 13:35#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Уважаемый Михаил. Ну наконец-то вы упомянули силу Лоренца. Именно она и заставляет заряд двигаться вдоль магнитных силовых линий. Так вы хотите убедить научную общественность, что магнитные силовые линии, создаваемые проводником с током, направлены от этого проводника во все стороны? Только при таком условии заряд смог бы двигаться в сторону проводника или от него. И такое движение по-вашему общеизвестно? Или вы путаете проводник с током и конденсатор?


28.11.2006 15:19#
Заряд и магнитная стрелка
Ваши слова:
силу Лоренца. Именно она и заставляет заряд двигаться вдоль магнитных силовых линий.

Я:
Вдоль???
Умножьте векторно вектор скорости заряда на вектор магн.поля.
Может, в математике чего новенького стряслось?
28.11.2006 17:31#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Естественно, заряд движется по спирали, но вдоль магнитных силовых линий. Хороший пример тому - полярные сияния, вызванные зарядами, движущимися вдоль силовых линий магнитного поля земли. Точно такая задача о проводнике с током и электрическом заряде подробно рассмотрена в статье:

Gascon F. G. ; Peralta-Salas D., Motion of a charge in the magnetic field created by wires: impossibility of reaching the wires, Phys. Lett., A 2004, vol. 333, pp. 72-78
"Движение заряда в магнитном поле проводника: невозможность приблизиться к проводнику".

Проводник с током электрически нейтрален, и ваш "незаметный" переход от электростатики к силам Лоренца - лишнее тому подтверждение.
29.11.2006 08:13#
Заряд и магнитная стрелка

Володя, если, действительно, лор.сила с некоторых пор стала действовать вдоль магнитных СИЛОВЫХ (какое неудачное название) линий, у Вас в руках - вечный двигатель!

...прибиваем гвоздями к столу один магнит, а второй располагаем неподалёку противоположным к нему полюсом. Пока он в силу притяжения начинает двигаться к первому, приделайте к нему динамку, чтобы вырабатывалось электричество. Когда наш работяга-магнит подползёт к прибитому, крутните его другим полюсом к первому. Тогда он будет отталкиваться (грубо говоря, отползать). Снова прицепите к нему динамку - пусть снова вырабатывается электричество. И так всё время. Ваша задача - лишь вовремя переворачивать полюса рабочего магнита.

...посмотрел я про "северное (и южное)слияние" - не всасываю Вашей мысли.

Стрелки магн.поля не силовые, а ориентирующие. Два магнита притягиваются (отталкиваются) не при помощи этих стрелок, а потому, что в их массивах возникают электрические силы. А мы думаем, что магн.стрелка магнита
упирается своим острым концом в кусок железа и ну его толкать (к себе)!

...лежит свободно на столе железный контур с эл.током проводимости. А внутри него - пробный зарядик. Щёлкнем по зарядику пальчиком, а он покатился (не подпрыгнул, как Вы вчера ещё думали) по кругу (положим, по часовой стрелке) внутри нашего свободно лежащего на столе контура с током.
Но и контур стал вращаться по часовой стрелке, как обруч на бёдрах увлекающейся своим здоровьем девятиклассницы.
...
А теперь зарядик оставим в покое, а щёлкнем по контуру с током.

Будет ли контур вращаться, как обруч, и будет ли зарядик внутри него бегать по кругу, как в первом случае? Ведь ситуации одинаковы?

Этого и ждёт от нас Николай, чтобы рассказать ученикам.

Ваше слово, Володя, а я помолчу в тряпочку.

Сувсамс.
29.11.2006 12:32#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Никто не говорит, что Лоренцова сила действует вдоль магнитных силовых линий, но заряды действительно движутся вдоль них, правда по спиральной (точнее винтовой) траектории. Упрощать не надо. А полярные сияния существуют - куда от них денешься - только над магнитными полюсами земли. Над экватором они невозможны, так как там магнитные силовые линии параллельны поверхности земли и электроны (движущиеся вдоль этих силовых линий) движутся тоже параллельно атмосфере, не входя в нее. Кстати - не в названиях дело, просто принято эти линии называть силовыми. Зачем же изобретать новые названия? Также ни к чему изобретать вечных двигателей. Задачи с кольцевыми токами, зарядами и магнитами были решены тысячи раз. Прежде чем решать их в тысячу первый раз, самое простое - сначала посмотреть и разобраться, что уже сделали люди до того.

25.11.2006 17:12#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Сила Лоренца и продольное сокращение - это две стороны одной медали, так что для классического объяснения надо использовать СТО. Но если изначально не упоминать о магните, а сразу взять контур с током, то тут и к СТО прибегать не надо (да и экспериметально все демонстрируется на школьном уровне). Конечно поведение рамки с током на ВСЕЙ траектории будет слегка меняться, но это уже уход в частности. Для принципиального решения следует упростить задачу до предела (как, например, на моем рисунке).
16.04.2007 13:03#
Заряд и магнитная стрелка
Коллеги!

А кто-нибудь пытался реально двигать заряд и измерять при этом возникающее магнитное поле? Движением зарядов в проводнике просьба не аргументировать, поскольку в нем реально получается противонаправленное движение зарядов разного знака, т.е. присутствует относительность движения изначально. описания опытов из учебников, тоже приводить не стоит, поскольку в большей части это "опыты" теоретические.
16.04.2007 14:02#
Заряд и магнитная стрелка
Это общеисвестное явление, например электронно-лучевая трубка и подобное.
Наверное магнитное поле замеряли, самое интересное его действие, пучок частиц с током больше 17КА стягивается в трубку.
16.04.2007 14:18#
Заряд и магнитная стрелка
В ЭЛТ электроны УПРАВЛЯЮТСЯ электричесикм или магнитным полем, вот чтобы кто-то померил собственное поле потока, я к сожалению не слышал. Если не трудно, можно поподробнее про стягивание потока электронов в трубку или какую-нибудь ссылку на эту тему? Однако для достижения такой плотности пучок должен быть неслабый, я имею в виду мощность.

И если знаете, какой-нибудь опыт, который подтверждает именно образование магнитного поля движущимся зарядом, который воспроизводим в домашних условиях?
16.04.2007 14:54#
Заряд и магнитная стрелка
Для опыта можно взять старенький телевизор, и плавно увеличивать накал катода (пока не перегорит). Для измерения поля можно взять датчик Холла или что-нибудь подобное.

Интернет ссылки нет, дам доступное "БЭС" Физика, Москва, 1998год, стр. 680.
16.04.2007 18:02#
Заряд и магнитная стрелка
Я уже на эту тему "дергался". Там токи мизерные и для регистрации такого МП датчики Холла никак не подходят. Надо либо модулировать сигнал и снимать катушкой либо строить ферозонд...
16.04.2007 14:32#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
В проводнике движутся только электроны (протоны стоят на месте). Разница между движением электронов в проводнике и в свободном пространстве заключается только в том, что проводник электрически нейтрален, а ток в пространстве - имеет отрицательный электрический заряд (для тока электронов). Так что при расчетах поведения тока в вакууме нужно учитывать как электростатику, так и магнитное поле. А как в домашних условиях провести опыт - трудно саказать. Все-таки вакуумные установки как-то трудно отнести к домашним приборам, а электронно-лучевые трубки уже практически не используются (не говоря о радиолампах с подогреваемыми катодами).
16.04.2007 18:13#
Заряд и магнитная стрелка
Владимир!
По повлду нейтральности проводника для меня вопрос открытый. В целом цепь - нейтральна. С этим соглашусь, а вот отдельные ее участки могут иметь заряд. Возьмите любой обратноходовый трансформатор (или просто катушку с импульсной запиткой) и осцилограф, отлично наблюдается изменение электрического поля (изменением потенциала) вблизи "бросаемего" вывода. При постоянном токе - пока не знаю. Если углубляться в микромир, то нейтральность также пропадает. Можно двигать провод против движения электронов. Как показывает практика результирующее МП также не изменяется. Так что я при рассмотрении считаю, что разноименные заряды в проводк движутся в разные стороны. А в общем, при применении простых формул результат и не должен меняться. В принципе, на ЭЛТ можно проверить :) , я наверное это сделаю, но опыт опять не чистый. Есть электрон, анод, катод то есть опять есть относительное движение.
16.04.2007 19:37#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Так при ускорении зарядов и должно генерироваться ЭЛЕКТРОмагнитное поле - отсюда и берется электрическая составляющая поля в трансформаторе. В данной задаче говорилось о равномерно движущемся заряде и его поле (то есть, как раз о постоянном токе). Идеально - нужно было бы взять всего один заряд и посмотреть на образуюшееся вокруг него магнитное при его движении, а то в проводнике с током (или в электронном луче в ЭЛТ) поля зарядов вдоль траектории движения взаимно компенсируются и остается только цилиндрическая составляющая. Конечно такая простая задача уже была рассмотрена в учебниках, например, у Ландау и Лифшица. Я думаю вряд ли специально поставленный эксперимент даст какое-нибудь расхождение с теорией одиночного движущегося заряда (теории уже больше ста лет и пока никто что-то не сообщал об отклонениях от нее).


17.04.2007 12:09#
Заряд и магнитная стрелка
Ну вот! Минут 20 писал Вам ответ, за это время кончилось время авторизации и приходится писать заново.. :( попробую повторить мысли.

Владимир!
Сначала про ЭЛЕКТРОмагнитное поле. Считаю это выражение вообше некорретным (ИМХО). Эти поля существуют независимо друг от друга, пока не сформировалась "отшнурованная" ЭМВ. Да, их можно при определенных условиях трансформировать одно в другое, но мы же не говорим например от ЭЛЕКТРОтепловом поле? С помошью катушек разной конфигурации Вы можете создавать множественные комбинации НЕЗАВИСИМЫХ электрических и магнитных полей (если интересно, то могу развить эту мысль, потвержденную практически).
Теперь про проводник с током, цель - подтвердить наличие напряженности электрического поля вне проводника с током, тем самым подтвердив разность зарядов различных участков цепи.
Я плохой "рисовальщик на компьютере", поэтому попробую объясниться "на пальцах".
Два опыта. Первый:
Включаем последовательно источник (неважно тока или напряжения) с сопротивленим. Берем два конденсатора. Каждый одним выводом подключам к сопротивлению, вторые выводы свободны. Нет сомнения, что при попытке измерения разности потенциалов между свободными выводами конденсаторов, таковая будет обнаружена.
Второй:
Вместо обычных конденсаторов в первом опыте включаем проходные конденсаторы (если не представляете что это - только не обижайтесь, я хочу чтобы всё было понятно, это циллиндрические конденсаторы, проводник в трубке, через проводник проходит ток, а трубка является второй обкладкой конденсатора) так, чтобы цепь осталась замкнутой. Запустим ток, выждем допустим минуту, чтобы закончились переходные процессы (ускорение будет отсутствовать? хотя это тоже спорный вопрос, поскольку даже постоянный ток это постоянные разгоны и торможения электронов проводимости) и попробуем замерить разность потенциалов между внешними обкладками конденсаторов.
И опять таковая будет присутствовать. Зарядиться ранее они не могли, поскольку отсутсвовала зарядная цепь, то есть цепь, замыкающая внешние обкладки конденсаторов.

Таким образом... проводник с током, имеет напряженность электрического поля вне проводника.
Которая, как я считаю, может быть вызвана лишь неравномерностью распределения зарядов.
Готов продолжить..
17.04.2007 13:12#
putnik
Заряд и магнитная стрелка
>Ну вот! Минут 20 писал Вам ответ, за это время кончилось время авторизации и приходится писать заново.. :( попробую повторить мысли.

Я в таких случаях возвращаюсь к прежней инет-страничке (кнопка сверху-слева окна в эксплорере). Набранный прежде текст оказывается "на месте". Выделяю его, сохраняю в памяти, и иду на страницу вперед...
Авторизуюсь и вставляю из памяти сохраненный текст... :-)
17.04.2007 14:18#
Заряд и магнитная стрелка
Извиняюсь за "флуд".

"Я в таких случаях возвращаюсь к прежней инет-страничке (кнопка сверху-слева окна в эксплорере). Набранный прежде текст оказывается "на месте". "

Не оказался :(
19.04.2007 17:09#
putnik
Заряд и магнитная стрелка
Тогда можно просто скопировать текст в память перед отправкой (на всякий случай).
Если запросит авторизацию, пройти ее, и вставить текст из памяти... :-)

PS: Вообще-то, это в силах web-админа, сохранять введенный в форму текст и востанавливать ее после повторной авторизации...
17.04.2007 22:54#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Похоже, что каждый на этом форуме уже сталкивался с потерей только что написанного текста. Я после двух таких пробоев на всякий случай перед нажатием кнопки "Добавить комментарий" стал сохранять текст во временном редакторе. Это какой-то ляп в HTML-коде данного веб-сайта :-(

То что, поле именно электромагнитное, а не магнитное или электрическое в отдельности, люди догадались еще очень давно. В случае с ЭМ-волной, конечно все ясно и понятно- изменения электрической и магнитной составляющих поля абсолютно точно синхронизированы, поэтому нетрудно представить себе, что источником обоих полей должна быть одна и та же сущность.

Вряд ли вы будете возражать, что появление того, что называется магнитным полем, каким-то образом связано с понятием движения. В принципе, при желании магнитную компоненту поля, создаваемого, движущимся зарядом, можно полностью убрать, если пристроиться к движущемуся заряду и двигаться рядом с ним с той же скоростью, что и сам заряд.

Аналогично, изменяющееся магнитное поле вызывает появление электрических зарядов в проводниках, находящихся в этом поле. Думаю, что врядли вы будете возражать и против этого, так как это подтверждается многочисленными опытами и этот принцип используется в трансформаторах.

Можно проследить, что в обоих приведенных вами примерах появление электрических зарядов (конечно я не возражаю против того, что они появляются) обусловлено ускорением электронов.

В первом случае при входе в резистор их движение замедляется, а при выходе из оного - ускоряется. Падение напряжения на резисторе (разность потенциалов между его концами) в идеале должна замеряться вольтметром с бесконечным внутренним сопротивлением, то есть именно так, как как вы и нарисовали - путем присоединения конденсаторов со свободно висящими концами.

Во втором случае при включении (постоянного) тока имеет место начальное ускорение электронов, создающее переменное магнитное поле в начальный момент и, следовательно, генерирующее заряд во внешней обкладке проходного конденсатора. Так как этому заряду стечь некуда, то он там так и остается, а по центральной жиле течет постоянный ток.

Неравномерности распределения зарядов тоже могут иметь место. Кроме того, должны еще существовать локальные ускорения электронов связанные с их тепловым хаотическим движением и столкновениями с атомами проводника. Но эти эффекты имеют на порядок меньшее значение, чем ускорения при включении и выключении тока.

Так что вы меня пока еще не убедили, что электрические явления не связаны с магнитными.
... Но смотрите, как далеко мы уехали от движущейся магнитной стрелки! :-)
19.04.2007 16:44#
Заряд и магнитная стрелка
Владимир!
В части Ваших аргуметнов согласен, с частью согласиться не могу. А по поводу ухода от стрелки - она была только одним из косвенных вопросов. Я хочу понять относительно или абсолютно магнитное поле и немного больше про него. Оставлю места, по которым есть двоякое мнение на потом. Основное:
Моё мнение - заряд не может существовать сам по себе, должен быть его материальный носитель (например электрон).
=====
Вряд ли вы будете возражать, что появление того, что называется магнитным полем, каким-то образом связано с понятием движения. В принципе, при желании магнитную компоненту поля, создаваемого, движущимся зарядом, можно полностью убрать, если пристроиться к движущемуся заряду и двигаться рядом с ним с той же скоростью, что и сам заряд.
--------
А вот здесь наступает очень спорный момент. По поводу того, что пристроиться к движущемуся заряду и ......
Не могу придумать как это проверить. Двигать проводник не получится. Если даже представить себе среднюю расчетную скорость движения электрона, а она составляет доли сантиметров в секунду. Опять это только средняя скорость.
Короче способ для проверки этого утверждения я найти не могу, живых примеров тому я не знаю, поэтому пока не согласен.

======
Аналогично, изменяющееся магнитное поле вызывает появление электрических зарядов в проводниках, находящихся в этом поле.
--------
Считаю, что изменяющееся МП воздействует на существующие заряды и заставляет их двигаться. Заряд ведь ниоткуда не возникает?

======
Во втором случае при включении (постоянного) тока имеет место начальное ускорение электронов, создающее переменное магнитное поле в начальный момент и, следовательно, генерирующее заряд во внешней обкладке проходного конденсатора. Так как этому заряду стечь некуда, то он там так и остается, а по центральной жиле течет постоянный ток.
----------
Полностью не согласен. Опять, заряд ниоткуда не берется и никакое поле (в разумных пределах) не может его создать, хотя тоже утверждение не совсем строгое. Может возникуть соответствующее электрическое поле от изменения магнитного по Максвеллу, хотя это вопрос тоже спорный. У меня это опять вызывает сомнение, поскольку нет опытов это подтверждающих.
Поскольку заряд не появляется (насколько я понимаю синтез материи, представителем которой является электрон, несущий заряд, здесь не происходит), то и зарядится внешняя обкладка проходного конденсатора не может. Для заряда нужно движение электронов. Или их добавить или убрать. Замкнутой цепи по внешним обкладкам нет и зарядка происходить не может.
Только в момент подключения вольтметра или другого прибора, поскольку его сопротивление конечно, пусть даже Мегаомы.

Теория это хорошо, но только тогда, когда она подтверждается практикой.

а по поводу связи... да конечно они связаны, но пока я думаю - не так тесно.
19.04.2007 18:16#
putnik
Заряд и магнитная стрелка
>Я хочу понять относительно или абсолютно магнитное поле и немного больше про него.

Возьмите металлический шар и зарядите его от эл-стат. машины.
Отсоедините провод.

На небольшом расстоянии установите любой датчик магнитного поля (ДМП).

Для удобства, предварительно и шар и датчик можно закрепить на отдельных осях, способных вращаться вокруг их средней точки (ось вращения перпендикулярна обоим осям). С возможностью взаимной фиксации.

1. Зафиксируйте обе оси, и начните их вращать... Получится, что эл-стат. поле (ЭСП) шара явно движется, но оно неподвижно относительно ДМП.
ДМП однозначно не покажет наличие магн. поля (МП).

2. Остановите вращение и расфиксируйте оси. Теперь зафиксируйте ось с ДМП относительно основы (например стола). Начните вращать ось с шаром. ЭСП опять движется (причем - точно таким же образом, как и прежде), но теперь оно движется и относительно ДМП.
ДМП однозначно покажет переменное МП.

Т.е. магнитное поле - относительно. И оно есть только проявление единого электро-магнитного поля... :-)
19.04.2007 21:55#
Заряд и магнитная стрелка
Владимир (putnik)!

Вы проводили такой опыт? Я в книжках видел его описание, да вот только....
Мои датчики ничего не увидели. Попробуйте посчитать какое МП получится при движении такого шара с разумной скоростью? Какова емкость такого шара? Какой заряд Вы сможете на нем разместить? Когда я посчитал, то успокоился на эту тему. Даже если некий датчик будет это фиксировать, то его вращение в МП Земли даст картинку, которую долго и тщательно прийдется вычитать из сигнала. Да и воздействие внешних предметов прийдется учитывать. В домашних условиях думаю это нереально. Я просил не приводить примеров из учебников, поскольку они в своем большинстве теоретические, извиняюсь если Вы проводили такой опыт.
19.04.2007 23:04#
vlady
Заряд и магнитная стрелка
Естественно, в проходном конденсаторе в идеальных условиях происходит только перераспределение зарядов (сохранение заряда пока никто не отменял). Это означает, что возникающий заряд в обкладке конденсатора (если он действительно возникает) обусловлен тем, что система не замкнута; то есть тем, что имеются паразитные и поверхностные токи, ионизация среды вокруг проводника и т.п. , которые действуют нелинейно в начальный момент времени, а затем устанавливаются. При этом разряд конденсатора может происходить гораздо медленнее, чем его заряд. Но на основании этого вряд ли можно утверждать, что магнитное поле независимо от электрического. Теоретически это можно сделать, введя магнитный монополь, но пока ни один из опытов этого не подтверждает. Теория (Максвелла) была создана как обобщение экспериментальных результатов. То, что предсказания теории подтверждаются экспериментами, говорит о том, что она оказалась успешной. Именно то, что практически все ее предсказания подтверждаются на практике, позволяет говорить о том, что в системе координат, связанной с движущимся зарядом, магнитное поле будет отсутствовать (так как именно это и предсказывает теория). В принципе можно и эксперимент придумать для проверки этого утверждения. Например, в той же ЭЛТ электроны вылетают с катода с практически одинаковой скоростью (то есть находятся в одной и той же системе координат). Для того, чтобы определить наличие или отсутствие магнитного поля можно использовать пробный заряд. Если пробный заряд, который летит в электронном луче с той же скоростью, что и испытываемый будет подвергаться воздействию магнитного поля, создаваемого испытываемым зарядом, то траектория пробного заряда начнет закручиваться. Наличие или отсутствие закрутки можно проверить путем изменения положения мишени (люминисцентного экрана) относительно катода. Система фокусировки такого закрученного луча была бы довольно сложной, чего не скажешь об ЭЛТ: там траеторию каждого электрона можно расчитать не учитывая, имеются ли рядом в пучке другие электроны или нет. Так что я думаю, что экперимент уже поставлен.
19.07.2007 13:07#
Заряд и магнитная стрелка
занятная тема судя по кол-ву коментариев
предлагаю следующую модель :

представте магнитную или любую другую стрелку на вертикальной оси, направление стрелки определяется закрученной пружиной (для магнитной стрелки определяется магнитным полем земли)
теперь попробуем внести эту конструкцию в густой молоденький сосняк - представили?
стрелка будет задевать за хвоинки и отклоняться пока мы движимся, хвоинки кстати то же будут приходить в движение
стоит нам остановиться движение стрелки и хвоинок прекратиться.
06.09.2007 10:27#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
Аналогия при объяснении вещь хорошая, но я пытаюсь дать объяснение физическому явлению на основе известных законов.
06.09.2007 01:10#
Заряд и магнитная стрелка
Конеечно немного запоздало, но все же. Обращаю Ваше внимание на то, что все эти задачи надо решать через векторный потенциал! Своим ученикам говорите сразу, магнитного поля нет! Магнитное поле это условность и оно есть ротор от векторного потенциала, тогда ошибок не будет! То что приписывают как бы заряд магнитному полюсу, то это в корне не правильно! Это противоречит симметрии электромагнитного взаимодействия. Невозможно однозначно определить знак электрического и магнитного заряда!
06.09.2007 10:31#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
Значит, так и буду говорить, что если вы встретите векторный потенциал, то он с помощью своего ротора начнет поворачивать магнитную стрелку, если ее расположение ему не нравится.
06.09.2007 14:49#
Заряд и магнитная стрелка
Чем Вам векторный потенциал не нравится? Он действует на заряд. Стрелка отклоняется из-за нарушения закона сохранения импульса, в полном соответствии с топологической модели. Как видно, что в рамках классической электродинамики решения нет.
06.09.2007 22:26#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
Векторный потенциал мне нравится, просто я привык объяснять ребятам, что на тело с ненулевым зарядом действует поле, а не напряженность. На ракету действует не импульс, а продукты сгорания.
"...в рамках классической электродинамики решения нет" - У Вас есть доказательство этого утверждения?
10.09.2007 21:45#
Заряд и магнитная стрелка
«"...в рамках классической электродинамики решения нет"
- У Вас есть доказательство этого утверждения?»

Доказательства приведены на странице.
http://elementy.ru/blogs/users/romanov/16747/

У Вас есть доказательство, что есть решение в рамках классической электродинамики? Если есть, поделитесь, буду благодарен.
06.09.2007 18:58#
sergeygubanov
Заряд и магнитная стрелка

Да, интересное обсуждение...

Здесь дело в том, что если вам откуда-то известно какое именно элетромагнитное поле E0, H0 в пространстве создаёт некий неподвижный локальный источник, то отсюда вовсе не следует, что вам автоматически известно какое он будет создавать электромагнитное поле E, H если начнёт двигаться. Его поле будет другим. Задача нахождения этого поля может быть нетривиальной (особенно если пространство искривлено - тогда в нём нет преобразований Лоренца и чтобы найти поле надо "по честному" решать уравнения Максвелла). В данном случае движущийся магнит создаёт в пространстве не только магнитное но и электрическое поле. Если в добавок к его полю E, H есть ещё фоновое поле электрического заряда E', то полное электромагнитное поле есть их сумма E' + E, H, соответственно энергия поля пропорциональна интегралу по всему пространству от плотности: (E' + E)2H2, а силу заставляющую стрелку поворачиваться можно вычислить продифференцировав это выражение по углу поворота стрелки. Эта сила будет зависеть от фонового поля E' из-за интерференции полей E' и E (сила действует так, чтобы минимизировать интеграл от их скалярного произведения: (E',E)).

27.09.2007 00:35#
panaioty
Заряд и магнитная стрелка
Спасибо всем. Думаю, что это завершающая тему запись.
Так я пытаюсь объяснить девятиклассникам.
Стрелка создает изменяющееся магнитное поле.
Изменяющееся магнитное порождает электрическое, которое, складываясь с полем заряда, обеспечивает ему "переменность" во времени. Ну а тут уж, не обессудьте, переменное электрическое поле создает магнитное, чтобы отклонить стрелку.
Интересно было бы все это просчитать в цифрах для одной и другой системы отсчета. Но для школьников это не требуется.
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 640

Пользователей
в системе: 2727

Всего записей
и комментариев: 48561

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 18

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия