DANS chapitre précédent nous avons découvert que l'électricité et champ magnétique doivent toujours être considérés ensemble comme un seul champ électromagnétique complet. La division du champ électromagnétique en électrique et magnétique a caractère relatif: une telle division en degré décisif dépend du cadre de référence dans lequel les phénomènes sont considérés. Dans ce cas, un champ constant dans un référentiel, dans le cas général, s'avère variable dans un autre référentiel. Regardons quelques exemples.

La charge se déplace dans le référentiel inertiel K avec vitesse constante v. Dans ce référentiel, nous observerons à la fois les champs électriques et magnétiques d’une charge donnée, et les deux champs sont variables dans le temps. Si nous passons à un système K¢ inertiel se déplaçant avec la charge, alors la charge y est au repos et nous n'observerons que le champ électrique.

Deux charges identiques se déplacent dans le référentiel K l'une vers l'autre à la même vitesse v. Dans ce cadre de référence, nous observerons à la fois des champs électriques et magnétiques, tous deux variables. Trouver un système K¢ où un seul des champs serait observé, dans dans ce cas c'est interdit.

Dans le système K, il existe un champ magnétique inhomogène constant (par exemple, le champ d'un objet stationnaire aimant permanent). Ensuite, dans le système K¢ se déplaçant par rapport au système K, nous observerons des champs magnétiques et électriques alternés.

Ainsi, il devient clair que la relation entre le champ électrique et le champ magnétique est différente selon divers systèmes compte à rebours. Lors du passage d'un système de référence à un autre, les champs et se transforment d'une certaine manière. Les lois de cette transformation sont établies dans théorie spéciale relativité, et tout à fait d'une manière complexe. Pour cette raison, nous ne reproduirons pas ici les résultats pertinents.

Puisque les vecteurs caractérisant le champ électromagnétique dépendent du système de référence, une question naturelle se pose sur les invariants, c'est-à-dire indépendant du système de référence caractéristiques quantitatives champ électromagnétique (l'invariant est noté inv ; voir, par exemple, (43.1)).

On peut montrer qu’il existe deux de ces invariants, qui sont des combinaisons de vecteurs et , c’est

Inv ; E2 - c 2 B 2 = inv, (43.1)

Où Avec– vitesse de la lumière dans le vide.

L'invariance de ces quantités (par rapport aux transformations de Lorentz) est une conséquence des formules de transformation de champ lors du passage d'un système inertiel compter à un autre.

L’utilisation de ces invariants permet dans certains cas de trouver rapidement et facilement une solution et de faire des conclusions et prédictions appropriées. Voici les plus importants d’entre eux :

De l'invariance produit scalaire il s'ensuit immédiatement que dans le cas où dans n'importe quel référentiel ^, c'est-à-dire = 0, puis dans tous les autres systèmes de référence inertiels ^ ;

De l'invariance de E 2 - c 2 B 2 il s'ensuit que dans le cas où E = c B (c'est-à-dire quand E 2 - c 2 B 2 = 0), puis dans tout autre référentiel inertiel E¢ = c B¢;

Si dans un système de référence l'angle entre les vecteurs et est aigu (ou obtus) - cela signifie qu'il est supérieur (ou inférieur) à zéro - alors l'angle entre les vecteurs et sera également aigu (ou obtus) dans tout autre système de référence ;

Si dans n’importe quel référentiel E > c Alésage< c B) – cela signifie que E 2 - c 2 B 2 > 0 (ou E 2 - c 2B2< 0), то и в любой другой системе отсчета будет также E¢ > c B¢ (ou E¢< c B¢);

Si les deux invariants sont égaux à zéro, alors dans tous les référentiels inertiels ^ et E = c B, c’est exactement ce qu’on observe dans une onde électromagnétique ;

Si égal à zéro seulement invariant, alors on peut trouver un système de référence dans lequel soit E¢ = 0 soit B¢ = 0 ; lequel est déterminé par le signe de l'autre invariant. L'affirmation inverse est également vraie : si dans un système de référence E = 0 ou B = 0, alors dans tout autre système de référence ^.

Et une dernière chose. Il faut rappeler que les champs et , d'une manière générale, dépendent à la fois des coordonnées et du temps. Ainsi, chacun des invariants (43.1) fait référence au même point spatio-temporel du champ dont les coordonnées et le temps dans différents systèmes les références sont reliées par des transformations de Lorentz.

Seul le principe de relativité d’Einstein est applicable au champ électromagnétique, puisque le fait de la propagation ondes électromagnétiques sous vide dans tous les systèmes de référence à la même vitesse Avec n'est pas compatible avec le principe de relativité de Galilée.

Selon le principe de relativité d'Einstein, les mécanismes mécaniques, optiques et phénomènes électromagnétiques dans tous les systèmes de référence inertielle, ils procèdent de la même manière, c'est-à-dire qu'ils sont décrits par les mêmes équations. Les équations de Maxwell sont invariantes sous les transformations de Lorentz : leur forme ne change pas lorsqu'on passe d'un système de référence inertiel à un autre, bien que les quantités qu'elles contiennent soient transformées selon certaines règles.

Du principe de relativité il résulte que considération distincte les champs électriques et magnétiques ont signification relative. Donc, si le champ électrique est créé par le système frais fixes, alors ces charges, étant stationnaires par rapport à un référentiel inertiel, se déplacent par rapport à un autre et, par conséquent, généreront non seulement un champ électrique, mais également un champ magnétique. De même, un conducteur avec un courant constant, stationnaire par rapport à un référentiel inertiel, excite un champ magnétique constant en chaque point de l'espace, se déplace par rapport à d'autres référentiels inertiels et le champ magnétique alternatif qu'il crée excite un champ électrique vortex.

Ainsi, la théorie de Maxwell, confirmation expérimentale, ainsi que le principe de relativité d'Einstein conduisent à théorie unifiéeélectriques, magnétiques et phénomènes optiques, basé sur le concept de champ électromagnétique.

Lorsque nous avons dit que la force magnétique exercée sur une charge est proportionnelle à sa vitesse, vous avez probablement pensé : « Quelle vitesse ? Par rapport à quel référentiel ? De la définition donnée au début de ce chapitre, il ressort en effet clairement que ce vecteur sera différent selon le choix du référentiel dans lequel on définit la vitesse des charges. Mais nous n'avons rien dit sur le système approprié pour déterminer le champ magnétique.

Il s'avère que n'importe quel système inertiel convient. Nous verrons également que le magnétisme et l’électricité ne sont pas des choses indépendantes, ils doivent toujours être pris ensemble comme un seul champ électromagnétique complet. Bien que dans le cas statique les équations de Maxwell soient divisées en deux paires distinctes : une paire pour l'électricité et une pour le magnétisme, sans aucun lien visible entre les deux champs, il existe pourtant dans la nature elle-même une relation très profonde entre elles, découlant du principe de relativité. . Historiquement, le principe de relativité a été découvert après les équations de Maxwell. En fait, c’est l’étude de l’électricité et du magnétisme qui a conduit Einstein à la découverte du principe de relativité. Mais voyons ce que notre connaissance du principe de relativité nous dit sur les forces magnétiques, en supposant que le principe de relativité s'applique (et c'est effectivement le cas) à l'électromagnétisme.

Pensons à ce qui arrivera à une charge négative se déplaçant à une vitesse parallèle à un fil à travers lequel circule le courant (Fig. 13.10). Essayons de comprendre ce qui se passe à l'aide de deux systèmes de référence : l'un associé au fil, comme sur la Fig. 13.10, a, et l'autre avec une particule, comme sur la Fig. 13.10, b. Nous appellerons le premier système de référence , et le second .

Graphique 13.10. L'interaction d'un fil avec un courant et d'une particule avec une charge, considérée dans deux systèmes de coordonnées.

a - un fil est au repos dans le système ; b - une charge est au repos dans le système.

Dans le système, la particule est clairement affectée par une force magnétique. La force est dirigée vers le fil, donc si rien n'interfère avec la charge, sa trajectoire se courbera vers le fil. Mais dans le système, il ne peut pas y avoir de force magnétique sur la particule, car la vitesse de la particule est nulle. Alors pourquoi reste-t-elle immobile ? Verrons-nous des choses différentes dans différents systèmes ? Le principe de relativité stipule que dans le système, nous verrons également comment la particule s'approche du fil. Nous devons essayer de comprendre pourquoi cela peut arriver.

Revenons à notre description atomique fil à travers lequel circule le courant. Dans un conducteur commun comme le cuivre, les courants électriques sont générés par le mouvement d’une partie des électrons négatifs (appelés électrons de conduction), tandis que les charges nucléaires positives et les électrons restants restent ancrés dans le matériau. Soit la densité des électrons de conduction et leur vitesse dans le système. La densité des charges stationnaires dans le système est , ce qui devrait être égal au signe opposé, car nous prenons un fil non chargé. Donc hors du fil champ électrique non, et la force exercée sur une particule en mouvement est simplement

En utilisant le résultat que nous avons trouvé dans l'équation (13.18) pour le champ magnétique à une distance de l'axe du fil, nous concluons que la force agissant sur la particule est dirigée vers le fil et est égale en amplitude

.

À l'aide des équations (13.4) et (13.5), le courant peut être écrit sous la forme , où est la section transversale du fil. Alors

(13.20)

Nous pourrions continuer à considérer cas général vitesses arbitraires et , mais ce ne serait pas pire de prendre cas particulier, lorsque la vitesse des particules coïncide avec la vitesse des électrons de conduction. On écrira donc , et l’équation (13.20) prendra la forme

(13.21)

Passons maintenant à ce qui se passe dans le système, où la particule est au repos et le fil la dépasse (à gauche sur la figure 13.10, b) avec vitesse. Les charges positives se déplaçant avec le fil créeront un champ magnétique à proximité de la particule. Mais la particule est désormais au repos, la force magnétique n’a donc aucun effet sur elle ! Si une force apparaît, elle doit apparaître à cause du champ électrique. Il s'avère qu'un fil en mouvement crée un champ électrique. Mais elle ne peut le faire que si elle semble accusée ; il doit être tel qu'un fil neutre porteur de courant apparaisse chargé s'il est mis en mouvement.

Nous devons comprendre cela. Essayons de calculer la densité de charge dans le fil du système, en utilisant ce que nous en savons dans le système. À première vue, on pourrait penser que les densités sont les mêmes, mais d'après le Ch. 15 (numéro 2) on sait qu'en passant d'un système à un autre, les longueurs changent, donc les volumes changeront aussi. Puisque les densités de charges dépendent du volume occupé par les charges, les densités changeront également.

Avant de déterminer les densités de charge dans un système, vous devez savoir ce qui arrive à la charge électrique d’un groupe d’électrons lorsque les charges se déplacent. Nous savons que la masse apparente d'une particule acquiert un multiplicateur. Est-ce que quelque chose de similaire arrive à sa charge ? Non! Les frais ne changent jamais, qu'ils bougent ou non. Autrement, nous ne pourrions pas observer expérimentalement la conservation de la charge complète.

Prenons un morceau de matière, tel qu'un conducteur, et laissons-le initialement déchargé. Maintenant, réchauffons-le. Puisque les électrons ont une masse différente de celle des protons, les vitesses des électrons et des protons changeront différemment. Si la charge d'une particule dépendait de la vitesse de la particule qui la transporte, alors dans la pièce chauffée, les charges des électrons et des protons ne seraient pas compensées. Un morceau de matériau se chargerait lorsqu'il serait chauffé.

Graphique 13.11. Si la distribution des particules chargées a une densité de charge, alors du point de vue d'un système se déplaçant avec vitesse relative, la densité de charge sera égale .

Nous avons vu plus tôt qu’un très petit changement de charge sur chacun des électrons de la pièce entraînerait d’énormes champs électriques. Rien de tel n’a jamais été observé.

Par ailleurs, on peut noter que vitesse moyenne le nombre d'électrons dans une substance dépend de sa composition chimique. Si la charge d’un électron changeait avec la vitesse, la charge nette d’un morceau de matière changerait au cours de la réaction chimique. Comme auparavant, un calcul direct montre que même une très faible dépendance de la charge à la vitesse conduirait au plus simple réactions chimiques vers des champs immenses. Rien de similaire n'a été observé et nous arrivons à la conclusion que la charge électrique d'une particule individuelle ne dépend pas de l'état de mouvement ou de repos.

Ainsi, la charge d'une particule est une quantité scalaire invariante qui ne dépend pas du référentiel. Cela signifie que dans tout système, la densité de charge d’une certaine distribution d’électrons est simplement proportionnelle au nombre d’électrons par unité de volume. Il suffit de prendre en compte le fait que le volume peut changer en raison de la réduction relativiste des distances.

Appliquons maintenant ces idées à notre fil mobile. Si vous prenez un fil d'une longueur dans laquelle il y a une densité de charges stationnaires, alors il contiendra une charge complète. Si les mêmes charges se déplacent dans un autre système avec une certaine vitesse, alors elles seront toutes dans un morceau de matériau de plus courte longueur.

mais la même section, puisque les dimensions dans la direction perpendiculaire au mouvement ne changent pas (Fig. 13.11).

Si nous désignons la densité des charges dans le système où elles se déplacent, alors la charge totale sera , Mais cela doit aussi être égal à , car la charge dans n'importe quel système est la même, donc , ou en utilisant (13.22)

La densité de charge d'un ensemble de charges en mouvement change de la même manière que la masse relativiste de la particule. Appliquons maintenant ce résultat à la densité de charges positives dans notre fil. Ces charges sont au repos dans le système. Cependant, dans un système où le fil se déplace à grande vitesse, la densité de charges positives devient égale à

Les charges négatives dans le système sont au repos, donc leur densité dans ce système est la « densité de repos ». Dans l'équation (13.23), car leur densité de charge est égale si le fil est au repos, c'est à dire dans un système où la vitesse charges négativeségal à . Alors pour les électrons de conduction on obtient

. (13.26)

Nous pouvons maintenant comprendre pourquoi des champs électriques apparaissent dans le système : parce que dans ce système il y a une densité de charge résultante dans le fil, donnée par la formule

En utilisant (13.24) et (13.26) nous avons

.

Puisque le fil au repos est neutre, on obtient

, (13.27)

Notre fil en mouvement est chargé positivement et devrait créer un champ au point où se trouve la particule externe au repos. Nous avons déjà résolu le problème électrostatique d’un cylindre chargé uniformément. Le champ électrique à distance de l’axe du cylindre est

. (13.28)

La force agissant sur une particule chargée négativement est dirigée vers le fil. Nous avons une force dirigée également dans les deux systèmes ; force électrique dans le système est dirigée de la même manière que la force magnétique dans le système. La grandeur de la force dans le système est égale à

. (13.29)

En comparant ce résultat pour avec notre résultat pour dans l’équation (13.21), nous voyons que les amplitudes des forces du point de vue des deux observateurs sont presque les mêmes. Plus précisément,

par conséquent, pour les faibles vitesses que nous considérons, les deux forces sont les mêmes. On peut dire que, au moins pour les basses vitesses, le magnétisme et l'électricité sont simplement « deux différents côtés la même chose."

Mais il s’avère que tout est encore mieux que ce que nous disions. Si l'on prend en compte le fait que les forces se transforment également lors du passage d'un système à un autre, alors il s'avère que les deux méthodes d'observation de ce qui se passe donnent en réalité le même résultats physiquesà n'importe quelle vitesse.

Pour s’en rendre compte, on peut par exemple se poser la question : quel moment transversal une particule va-t-elle acquérir lorsqu’une force agit sur elle depuis un certain temps ? Nous le savons par problème. 2, ch. 16 que l'impulsion transversale de la particule doit être la même à la fois dans le système et dans le système. Notons la coordonnée transversale et comparons et . En utilisant l’équation du mouvement relativistement correcte, nous nous attendons à ce qu’au fil du temps, notre particule acquière un moment transversal dans le système, donné par l’expression

Dans le système, le moment transversal sera égal à

Chiffre. 13.12. Dans le système, la densité de charge est nulle et la densité de courant est égale à . Il n'y a qu'un champ magnétique. Dans le système, la densité de charge est égale à , et la densité de courant est . Le champ magnétique ici est égal et il existe un champ électrique.

Il faut comparer et , bien sûr, pour les intervalles de temps correspondants et . Pouce. 15 (numéro 2), nous avons vu que les intervalles de temps liés à une particule en mouvement semblent plus longs que les intervalles dans le référentiel de repos de la particule. Puisque notre particule était initialement au repos dans le système, nous nous attendons à ce que pour les petits

et tout se passe bien. D’après (13.31) et (13.32),

et si l'on combine (13,30) et (13,33), alors ce rapport est égal à un.

Il s'avère donc que nous obtenons le même résultat, que nous analysions le mouvement d'une particule volant à côté du fil dans le référentiel de repos du fil ou dans le référentiel de repos de la particule. Dans le premier cas, la force était purement « magnétique », dans le second elle était purement « électrique ». Les deux méthodes d'observation sont présentées sur la Fig. 13.12 (bien que dans le deuxième système il y ait aussi un champ magnétique, il n'affecte pas la particule stationnaire).

Si nous avions choisi un autre système de coordonnées, nous aurions trouvé un mélange différent de champs et . Les forces électriques et magnétiques font partie d'un seul phénomène physique- interaction électromagnétique des particules. La division de cette interaction en parties électriques et magnétiques dans dans une large mesure dépend du cadre de référence dans lequel nous décrivons l’interaction. Mais complet description électromagnétique invariant; l’électricité et le magnétisme pris ensemble sont cohérents avec le principe de relativité découvert par Einstein. » Dans le système au point de recharge, la formule (13.1) ne changera pas si la source des champs ou se déplace (les valeurs de et changeront en raison du mouvement). Notre description mathématique s'applique uniquement aux champs en fonction de et , pris dans un référentiel inertiel.

Nous parlerons plus tard d’« une vague de champs électriques et magnétiques se propageant dans l’espace », comme une onde lumineuse. Mais c’est comme parler d’une vague courant le long d’une corde. Nous ne voulons pas dire qu’une partie quelconque de la corde se déplace dans la direction de la vague, mais nous voulons dire que le déplacement de la corde apparaît d’abord à un endroit puis à un autre. De même pour une onde électromagnétique : l’onde elle-même se propage et l’ampleur des champs change.

Ainsi, à l'avenir, lorsque nous - ou n'importe qui d'autre - parlerons d'un domaine "en mouvement", vous devez comprendre que nous parlons simplement d'un domaine court et moyen pratique descriptions d'un domaine changeant dans certaines conditions.

Vraiment, formule classique car la force de Lorentz se décompose en deux termes : le premier détermine la partie électrique de cette force, le second détermine la partie magnétique. Étant donné que seule une charge en mouvement subit une action magnétique, lors du passage à l'ISO, dans laquelle cette charge sera stationnaire, les instruments ne détecteront pas l'action magnétique *. Mais aucune disparition (ou émergence) de matière ne se produit dans ce cas : dans aucun ISO il n'est possible d'éliminer simultanément à la fois les phénomènes électriques et électriques. influence magnétique Le fait est qu'il existe un seul champ électromagnétique, mais historiquement il s'est développé de telle sorte que ses diverses manifestations (en fonction des conditions d'observation, du choix de l'ISO) ont reçu des noms indépendants : influence électrique (dans ce cas le champ électromagnétique est appelé électrique ), influence magnétique (dans ce cas, le champ électromagnétique est appelé magnétique). Il s'agit de en fait sur les champs stationnaires ou statiques. C'est dans ce cas que les équations de Maxwell se décomposent en deux groupes d'équations, dont certaines décrivent les manifestations électriques du champ électromagnétique, d'autres les manifestations magnétiques. Dans le cas non stationnaire, une telle séparation n'est plus possible et avec tout changement dans le temps du champ électrique (magnétique), des tourbillons du champ magnétique (électrique) sont excités. Un tel processus interconnecté peut se propager dans l’espace sous forme d’ondes électromagnétiques. Et dans n’importe quelle ISO, il sera possible de détecter un seul champ électromagnétique comme un seul environnement matériel.

Tout cela, en principe, était connu avant la création de SRT (sauf que le champ électromagnétique n'était pas considéré comme l'un des types de matière, mais condition spécialeéther électromagnétique). La principale différence entre les résultats de SRT par rapport aux formules précédentes physique relativiste se compose de divers expressions analytiques transformer les caractéristiques du champ électromagnétique

Pour illustrer la relativité de la division d'un seul champ électromagnétique en électrique et magnétique, considérons le problème suivant : un courant continu circule à travers un conducteur, considérons le champ de ce courant basé sur deux ISO "Conducteur" et "Electron", reliant chacun d'eux. avec l'objet correspondant

En ISO "Explorateur" cellule de cristal Le conducteur est stationnaire, mais les électrons de conduction se déplacent à une certaine vitesse. Puisqu'un courant continu circule à travers un conducteur, le nombre d'électrons qui « entrent » dans le conducteur est le même nombre qui « en sort », cela découle de la définition courant continu. Par conséquent, avant et après la fermeture du circuit, le conducteur dans son ensemble s'avère neutre. Mathématiquement, cela peut s'écrire comme suit : ou, où sont les densités volumiques des charges positives du réseau cristallin et des électrons créés dans une ISO donnée électricité avec densité, et le signe (-) prend en compte le signe de la charge électronique, n - densité apparente des électrons, toi– la vitesse de leur mouvement directionnel.

Dans ISO « Electron », les électrons de conduction sont stationnaires, mais le réseau cristallin se déplace à une vitesse de (- toi) . Dans cette ISO, la densité volumique des charges positives et négatives changera selon les formules * :

où, depuis ions positifs dans l'ISO "Explorer", ils sont immobiles.

Respectivement,

qui est supérieur à zéro, le conducteur en ISO « Electron » acquiert charge positive. Et si dans l'ISO "Conducteur" un champ magnétique peut être détecté autour du conducteur à l'aide d'instruments (c'est-à-dire objectivement), alors dans l'ISO "Electron", les instruments enregistreront à la fois le champ électrique (provenant d'un conducteur chargé) et le champ magnétique (du courant associé au mouvement des ions du réseau dans cette ISO).

Notons encore une fois qu'aucune création de matière ne se produit dans les deux ISO il y a un seul champ électromagnétique. Mais en choisissant l'ISO, c'est-à-dire les conditions de respect de cette objet matériel, on découvre de lui différentes manifestations, différentes propriétés.

Car lorsqu'on passe d'un ISO à un autre, non seulement l'amplitude, mais aussi la densité de courant change, et ces caractéristiques des charges et des courants sont directement liées aux caractéristiques du champ électromagnétique, de ses vecteurs et, ce qui indique la nature relative de ces quantités.

Où v – vitesse mouvement relatif deux ISO.

Des formules ci-dessus, il s'ensuit que si dans un ISO il n'y a qu'un champ électrique, alors dans l'autre ISO, non seulement un champ électrique, mais également un champ magnétique est détecté.

Nous sommes une fois de plus convaincus que la division d'un même champ électromagnétique en électrique et magnétique est relative.

* Jusqu'à récemment, on croyait que seul le champ magnétique était un objet relativiste. Ceci, bien sûr, provenait de l’ignorance de l’histoire de la physique et du principe de relativité d’A. Einstein. Un objet relativiste est un champ électromagnétique unique, et comment se manifestera-t-il dans le référentiel choisi (électrique ou effet magnétique) ne permet pas de considérer uniquement le champ magnétique comme relativiste, et le champ électrique comme non relativiste.

* Le lecteur trouvera la dérivation des formules utilisées dans le livre de l'auteur « Théorie spéciale de la relativité », publié par POIPKRO, 1995, p.

Lois de transformation et de relativité

Un champ électromagnétique diffère de tout système de particules en ce sens qu'il est système physique c'est infiniment un grand nombre degrés de liberté. Cette propriété est associée à un certain état du domaine. En effet, dans la région d'existence du champ, les valeurs des composantes indépendantes constituent un nombre infini de quantités, puisque toute région de l'espace contient une infinité grand nombre points.

Les champs électriques et magnétiques sont diverses manifestations célibataire Champ électromagnétique, qui obéit également au principe de superposition. La division du champ électromagnétique en champ électrique et champ magnétique est de nature relative, puisqu'elle dépend du choix du système de référence.

Par exemple, une charge se déplace dans un référentiel inertiel S avec une vitesse constante v ou en se déplaçant frais identiques l'un vers l'autre à vitesse constante v. Dans ce référentiel, les champs électriques et magnétiques de cette charge sont observés, mais changent avec le temps. Lors du passage à un autre référentiel inertiel S*, en déplacement avec la charge, seul un champ électrique est observé, puisque la charge y est au repos. Si dans le référentiel S - il existe un champ magnétique constant et inhomogène (par exemple, un aimant en fer à cheval), alors dans le référentiel S * - se déplaçant par rapport au référentiel S -, des champs électriques et magnétiques alternés sont observés.

Les relations entre les champs électriques et magnétiques ne sont pas les mêmes dans les différents systèmes de référence.

Les expériences montrent que la charge de toute particule est invariante, c'est-à-dire qu'elle ne dépend pas de la vitesse de la particule ni du choix du référentiel inertiel. Théorème de Gauss

est valable non seulement pour les charges au repos, mais aussi pour celles en mouvement, c'est-à-dire qu'il est invariant par rapport aux référentiels inertiels.

Lorsqu'on passe d'un référentiel inertiel à un autre, les champs électriques et magnétiques se transforment. Soit deux systèmes de référence inertiels : S et un système se déplaçant par rapport à lui, avec une vitesse S*. Si en un certain point spatio-temporel A du système S les valeurs des champs et sont connues, alors quelles seront les valeurs de ces champs * et * au même point spatio-temporel A du système S* ? Le point spatio-temporel A est un point dont les coordonnées et le temps dans les deux systèmes de référence sont interconnectés par des transformations de Lorentz, c'est-à-dire

Les lois de transformation de ces champs selon la théorie restreinte de la relativité sont exprimées par les quatre formules suivantes :

Symboles || et ^ les composantes longitudinales et transversales (par rapport au vecteur) des champs électriques et magnétiques sont marquées ; c est la vitesse de la lumière dans le vide ;

D'après les équations, il ressort clairement que chacun des vecteurs * et * est exprimé à la fois de part en part, ce qui indique la nature unifiée des champs électriques et magnétiques.

Par exemple, le module de résistance du vecteur E d'une charge relativiste en mouvement libre est décrit par la formule

où a est l'angle entre le vecteur rayon et le vecteur vitesse.

Bienvenue dans notre espace éducatif et ressource éducative site web! Notre objectif est de permettre aux étudiants des écoles et des universités de recevoir la réponse la plus concise et informative à leurs questions. question scientifique. Pour cela nous utilisons diverses méthodes présentation du matériel : artistique, journalistique et formes scientifiques. Nous espérons que notre matériel pédagogique vous aidera à maîtriser telle ou telle question. Sur le site, vous pouvez tout trouver : conférences, aide-mémoire, notes, résumés et séminaires. Bonne chance !

Relativité des champs électriques et magnétiques

Maxwell a tout traduit dans le langage des équations faits connus et les dispositions concernant l'électricité et phénomènes magnétiques. Ce système d’équations pour les champs électriques et magnétiques est aujourd’hui appelé « équations de Maxwell ». Décrivons verbalement ces équations, en les mettant dans un tableau.

1. Les champs électriques et magnétiques se transforment l'un en l'autre lors de la transition d'un système inertiel à un autre. On peut dire que la division du champ en électrique et magnétique est assez relative et dépend du système de référence.

2. Le choix d'un système de référence est un acte subjectif dont dépend l'existence même du champ.

Champ électromagnétique - c'est tout réalité objective, existant indépendamment du fait que l'on réalise l'expérience et dans quel cadre de référence ou pas du tout. Le champ électromagnétique ne peut donc pas être considéré comme un « ensemble » de champs électriques et magnétiques. Les champs électriques et magnétiques sont la manifestation d'un tout unique (champ électromagnétique) dans des conditions différentes.