IN ankstesnis skyrius išsiaiškinome, kad elektros ir magnetinis laukas visada turi būti laikomi vienu pilnu elektromagnetiniu lauku. Elektromagnetinio lauko padalijimas į elektrinį ir magnetinį turi santykinis charakteris: toks padalijimas į lemiamas laipsnis priklauso nuo atskaitos sistemos, kurioje nagrinėjami reiškiniai. Šiuo atveju laukas, kuris yra pastovus vienoje atskaitos sistemoje, bendruoju atveju, pasirodo, yra kintamas kitame rėmelyje. Pažvelkime į keletą pavyzdžių.

Krūvis juda inercinėje K atskaitos sistemoje su pastovus greitis v. Šiame atskaitos rėme stebėsime tam tikro krūvio elektrinį ir magnetinį laukus, o abu laukai yra kintantys laike. Jei einame į inercinę K¢-sistemą, judančią su krūviu, tai krūvis joje yra ramybės būsenoje ir stebėsime tik elektrinį lauką.

Du identiški krūviai K atskaitos sistemoje juda vienas kito link tuo pačiu greičiu v. Šioje atskaitos sistemoje stebėsime ir elektrinius, ir magnetinius laukus, abu kintamus. Raskite K¢ sistemą, kurioje būtų stebimas tik vienas iš laukų tokiu atveju tai uždrausta.

K sistemoje yra pastovus nehomogeninis magnetinis laukas (pavyzdžiui, stacionarus laukas nuolatinis magnetas). Tada K¢ sistemoje, judančioje K sistemos atžvilgiu, stebėsime kintamus magnetinius ir elektrinius laukus.

Taigi tampa aišku, kad ryšys tarp elektrinio lauko ir magnetinio lauko skiriasi įvairios sistemos atgalinis skaičiavimas. Pereinant iš vienos atskaitos sistemos į kitą, laukai ir yra transformuojami tam tikru būdu. Šios transformacijos dėsniai nustatyti m specialioji teorija reliatyvumas, ir gana kompleksiniu būdu. Dėl šios priežasties atitinkamų išvadų čia nepakartosime.

Kadangi vektoriai ir charakterizuojantys elektromagnetinį lauką priklauso nuo atskaitos sistemos, kyla natūralus klausimas dėl invariantų, t.y. nepriklausoma nuo atskaitos sistemos kiekybines charakteristikas elektromagnetinis laukas (invariantas žymimas inv; žr., pavyzdžiui, (43.1)).

Galima parodyti, kad yra du tokie invariantai, kurie yra vektorių ir , tai yra deriniai

Inv; E 2 - c 2 B 2 = įv., (43.1)

Kur Su– šviesos greitis vakuume.

Šių dydžių nekintamumas (atsižvelgiant į Lorenco transformacijas) yra lauko transformacijos formulių pasekmė, pereinant iš vienos inercinė sistema skaičiuojant kitam.

Šių invariantų naudojimas kai kuriais atvejais leidžia greitai ir lengvai rasti sprendimą ir padaryti atitinkamas išvadas bei prognozes. Štai svarbiausi iš jų:

Iš nekintamumo taškinis produktas iš karto išplaukia, kad tuo atveju, kai bet kuriame atskaitos rėme ^, t.y. = 0, tada visose kitose inercinėse atskaitos sistemose ^ ;

Nuo E 2 nekintamumo - c 2 B 2 iš to išplaukia, kad tuo atveju, kai E = c B (t. y. kai E 2 - c 2 B 2 = 0), tada bet kurioje kitoje inercinėje atskaitos sistemoje E¢ = c B¢;

Jei bet kurioje atskaitos sistemoje kampas tarp vektorių ir yra smailus (arba bukas) - tai reiškia, kad jis yra didesnis (arba mažesnis) už nulį, tada kampas tarp vektorių ir taip pat bus smailus (arba bukas) bet kurioje kitoje atskaitos sistemoje;

Jei kokiame nors atskaitos rėmelyje E > c B (arba E< c B) – tai reiškia, kad E 2 – c 2 B 2 > 0 (arba E 2 - c 2 B 2< 0), то и в любой другой системе отсчета будет также E¢ > c B¢ (arba E¢< c B¢);

Jei abu invariantai lygūs nuliui, tai visose inercinėse atskaitos sistemose ^ ir E = c B, būtent tai yra stebima elektromagnetinėje bangoje;

Jeigu lygus nuliui tik nekintamas, tada galima rasti atskaitos sistemą, kurioje E¢ = 0 arba B¢ = 0; kurį lemia kito nekintamojo ženklas. Teisingas ir atvirkštinis teiginys: jei bet kurioje atskaitos sistemoje E = 0 arba B = 0, tai bet kurioje kitoje atskaitos sistemoje ^.

Ir paskutinis dalykas. Reikia atsiminti, kad laukai ir , paprastai kalbant, priklauso ir nuo koordinačių, ir nuo laiko. Todėl kiekvienas iš invariantų (43.1) nurodo tą patį lauko ir laiko tašką, kurio koordinatės ir laikas skirtingos sistemos nuorodos jungiamos Lorenco transformacijomis.

Tik Einšteino reliatyvumo principas taikomas elektromagnetiniam laukui, nes sklidimo faktas elektromagnetines bangas vakuume visose atskaitos sistemose tuo pačiu greičiu Su nesuderinamas su Galilėjaus reliatyvumo principu.

Pagal Einšteino reliatyvumo principą, mechaniniai, optiniai ir elektromagnetiniai reiškiniai visose inercinėse atskaitos sistemose jos vyksta vienodai, t.y. apibūdinamos tomis pačiomis lygtimis. Maksvelo lygtys pagal Lorenco transformacijas yra nekintamos: judant iš vienos inercinės atskaitos sistemos į kitą, jų forma nekinta, nors dydžiai jose transformuojami pagal tam tikras taisykles.

Iš reliatyvumo principo išplaukia, kad atskiras svarstymas turi elektrinius ir magnetinius laukus santykinė reikšmė. Taigi, jei elektrinį lauką sukuria sistema stacionarūs krūviai, tada šie krūviai, būdami nejudantys vienos inercinės atskaitos sistemos atžvilgiu, juda kitos atžvilgiu ir todėl generuos ne tik elektrinį, bet ir magnetinį lauką. Panašiai laidininkas su pastovia srove, nejudantis vienos inercinės atskaitos sistemos atžvilgiu, kiekviename erdvės taške sužadina pastovų magnetinį lauką, juda kitų inercinių rėmų atžvilgiu, o jo sukurtas kintamasis magnetinis laukas sužadina sūkurinį elektrinį lauką.

Taigi, Maksvelo teorija, jos eksperimentinis patvirtinimas, taip pat Einšteino reliatyvumo principas veda prie vieninga teorija elektrinis, magnetinis ir optiniai reiškiniai, remiantis elektromagnetinio lauko samprata.

Kai sakėme, kad krūvio magnetinė jėga yra proporcinga jo greičiui, tikriausiai pagalvojote: „Koks greitis? Su kokia atskaitos sistema? Iš šio skyriaus pradžioje pateikto apibrėžimo iš tikrųjų aišku, kad šis vektorius skirsis priklausomai nuo pasirinktos atskaitos sistemos, kurioje apibrėžiame krūvių greitį. Bet mes nieko nesakėme, kuri sistema tinka magnetiniam laukui nustatyti.

Pasirodo, tinka bet kokia inercinė sistema. Taip pat pamatysime, kad magnetizmas ir elektra nėra savarankiški dalykai, jie visada turi būti imami kartu kaip vienas pilnas elektromagnetinis laukas. Nors statiniu atveju Maksvelo lygtys yra suskirstytos į dvi atskiras poras: viena pora – elektrai ir kita – magnetizmui, be jokio matomo ryšio tarp abiejų laukų, tačiau pačioje gamtoje tarp jų yra labai gilus ryšys, kylantis iš reliatyvumo principo. . Istoriškai reliatyvumo principas buvo atrastas po Maksvelo lygčių. Tiesą sakant, būtent elektros ir magnetizmo tyrimas paskatino Einšteiną atrasti reliatyvumo principą. Tačiau pažiūrėkime, ką mūsų žinios apie reliatyvumo principą pasakoja apie magnetines jėgas, darant prielaidą, kad reliatyvumo principas galioja (o iš tikrųjų taip ir taikomas) elektromagnetizmui.

Pagalvokime, kas atsitiks su neigiamu krūviu, judančiu greičiu lygiagrečiu laidui, kuriuo teka srovė (13.10 pav.). Pabandykime suprasti, kas vyksta, naudodami dvi atskaitos sistemas: vieną, susietą su viela, kaip parodyta Fig. 13.10, a, o kitas su dalele, kaip pav. 13.10 val., gim. Pirmąją atskaitos sistemą vadinsime , o antrąją .

13.10 pav. Laido sąveika su srove ir dalelės su krūviu, nagrinėjama dviejose koordinačių sistemose.

a - viela yra ramybės sistemoje; b - sistemoje yra ramybės krūvis.

Sistemoje dalelę aiškiai veikia magnetinė jėga. Jėga nukreipta į laidą, todėl, jei niekas netrukdys įkrovimui, jo trajektorija kryps link laido. Tačiau sistemoje negali būti dalelės magnetinės jėgos, nes dalelės greitis lygus nuliui. Tai kodėl ji toliau stovės vietoje? Ar skirtingose ​​sistemose matysime skirtingus dalykus? Reliatyvumo principas teigia, kad sistemoje taip pat pamatytume, kaip dalelė artėja prie laido. Turime pabandyti suprasti, kodėl taip gali nutikti.

Grįžkime prie mūsų atominis aprašymas laidas, kuriuo teka srovė. Įprastame laidininke, pavyzdžiui, varyje, elektros srovės generuojamos judant daliai neigiamų elektronų (vadinamų laidumo elektronais), o teigiami branduolio krūviai ir likę elektronai lieka pritvirtinti medžiagoje. Tegul laidumo elektronų tankis yra , o jų greitis sistemoje . Stacionarių krūvių tankis sistemoje yra , kuris turėtų būti lygus su priešingu ženklu, nes imame neįkrautą laidą. Taigi nuo laido elektrinis laukas ne, o judančią dalelę veikianti jėga yra tiesiog

Naudodami (13.18) lygtyje gautą magnetinio lauko rezultatą, esantį atstumu nuo laido ašies, darome išvadą, kad dalelę veikianti jėga yra nukreipta į laidą ir yra vienodo dydžio.

.

Naudojant lygtis (13.4) ir (13.5), srovė gali būti parašyta kaip , kur yra laido skerspjūvio plotas. Tada

(13.20)

Galėtume ir toliau svarstyti bendras atvejis savavališkais greičiais ir , bet būtų ne blogiau imti ypatinga byla, kai dalelių greitis sutampa su elektronų laidumo greičiu. Todėl parašysime , o (13.20) lygtis įgaus formą

(13.21)

Dabar pažiūrėkime į tai, kas vyksta sistemoje, kur dalelė yra ramybės būsenoje ir viela bėga pro ją (13.10 pav., b) greičiu. Teigiami krūviai, judantys kartu su viela, šalia dalelės sukurs tam tikrą magnetinį lauką. Tačiau dalelė dabar yra ramybės būsenoje, todėl magnetinė jėga jai neturi jokios įtakos! Jei atsiranda kokia nors jėga, ji turi atsirasti dėl elektrinio lauko. Pasirodo, judanti viela sukuria elektrinį lauką. Tačiau ji gali tai padaryti tik tuomet, jei atrodo, kad yra apkaltinta; turi būti taip, kad nulinis laidas, nešantis srovę, atrodytų įkrautas, jei jis pajudėtų.

Turime tai išsiaiškinti. Pabandykime apskaičiuoti įkrovos tankį laide sistemoje, naudodamiesi tuo, ką apie tai žinome sistemoje. Iš pirmo žvilgsnio galima manyti, kad tankiai vienodi, tačiau iš Ch. 15 (2 leidimas) žinome, kad pereinant iš vienos sistemos į kitą keičiasi ilgiai, todėl keisis ir tūriai. Kadangi krūvio tankis priklauso nuo krūvių užimamo tūrio, tankiai taip pat pasikeis.

Prieš nustatydami krūvio tankį sistemoje, turite žinoti, kas atsitinka su elektronų grupės elektriniu krūviu, kai krūviai juda. Žinome, kad tariamoji dalelės masė įgyja daugiklį. Ar kažkas panašaus atsitinka su jo įkrovimu? Ne! Mokesčiai niekada nesikeičia, nesvarbu, ar jie juda, ar ne. Priešingu atveju negalėtume eksperimentiškai stebėti viso įkrovimo išsaugojimo.

Paimkime medžiagos gabalėlį, pavyzdžiui, laidininką, ir tegul jis iš pradžių būna neįkrautas. Dabar pašildykime. Kadangi elektronų masė skiriasi nuo protonų, elektronų ir protonų greičiai keisis skirtingai. Jei dalelės krūvis priklausytų nuo ją nešančios dalelės greičio, tai įkaitintame gabale elektronų ir protonų krūviai nebūtų kompensuojami. Kaitinant medžiagos gabalas pasikrauna.

13.11 pav. Jei įkrautų dalelių pasiskirstymas turi krūvio tankį , tai sistemos, judančios su santykinis greitis, įkrovos tankis bus lygus .

Anksčiau matėme, kad labai mažas kiekvieno gabalo elektrono krūvio pokytis sukeltų didžiulius elektrinius laukus. Nieko panašaus niekada nebuvo pastebėta.

Be to, galima pastebėti, kad Vidutinis greitis elektronų kiekis medžiagoje priklauso nuo jos cheminės sudėties. Jei elektrono krūvis keistųsi su greičiu, cheminės reakcijos metu cheminės reakcijos metu pasikeistų grynasis medžiagos gabalo krūvis. Kaip ir anksčiau, tiesioginis skaičiavimas rodo, kad net ir labai maža įkrovos priklausomybė nuo greičio būtų paprasčiausia cheminės reakcijosį didžiulius laukus. Nieko panašaus nepastebėta ir darome išvadą, kad atskiros dalelės elektros krūvis nepriklauso nuo judėjimo ar ramybės būsenos.

Taigi, dalelės krūvis yra nekintamas skaliarinis dydis, kuris nepriklauso nuo atskaitos rėmo. Tai reiškia, kad bet kurioje sistemoje tam tikro elektronų pasiskirstymo krūvio tankis yra tiesiog proporcingas elektronų skaičiui tūrio vienete. Reikia tik atsižvelgti į tai, kad garsumas gali keistis dėl reliatyvistinio atstumų mažinimo.

Dabar pritaikykime šias idėjas savo judančiam laidui. Jei paimsite tokio ilgio laidą, kuriame yra stacionarių krūvių tankis, tada jame bus visas įkrovimas. Jei tie patys krūviai juda kitoje sistemoje dideliu greičiu, tada jie visi bus trumpesnio ilgio medžiagos gabale

bet ta pati pjūvis, nes matmenys judėjimui statmena kryptimi nesikeičia (13.11 pav.).

Jei pažymėsime krūvių tankį sistemoje, kurioje jie juda, tada bendras krūvis bus , Bet tai taip pat turi būti lygus , nes bet kurios sistemos krūvis yra vienodas, todėl , arba naudojant (13.22)

Judančio krūvių rinkinio krūvio tankis kinta taip pat, kaip ir reliatyvistinė dalelės masė. Dabar pritaikykime šį rezultatą teigiamų krūvių tankiui mūsų laidoje. Šie mokesčiai sistemoje yra ramybės būsenoje. Tačiau sistemoje, kurioje viela juda greičiu, teigiamų krūvių tankis tampa lygus

Neigiami krūviai sistemoje yra ramybės būsenoje, todėl jų tankis šioje sistemoje yra „ramybės tankis“. (13.23) lygtyje, nes jų įkrovos tankis yra lygus, jei viela yra ramybės būsenoje, t.y. sistemoje, kurioje greitis neigiami krūviai lygus . Tada laidumo elektronams gauname

. (13.26)

Dabar galime suprasti, kodėl sistemoje atsiranda elektriniai laukai: nes šioje sistemoje laidoje yra gaunamas krūvio tankis pagal formulę

Naudodami (13.24) ir (13.26) turime

.

Kadangi ramybės viela yra neutrali, gauname

, (13.27)

Mūsų judantis laidas yra teigiamai įkrautas ir turėtų sukurti lauką toje vietoje, kur yra ramybės būsenos išorinė dalelė. Vienodai įkrauto cilindro elektrostatinę problemą jau išsprendėme. Elektrinis laukas atstumu nuo cilindro ašies yra

. (13.28)

Jėga, veikianti neigiamai įkrautą dalelę, nukreipta į laidą. Abiejose sistemose turime vienodai nukreiptą jėgą; elektrinė jėga sistemoje yra nukreipta taip pat, kaip ir magnetinė jėga sistemoje. Jėgos dydis sistemoje lygus

. (13.29)

Palyginus šį rezultatą su mūsų (13.21) lygties rezultatu, matome, kad jėgų dydžiai dviejų stebėtojų požiūriu yra beveik vienodi. Tiksliau,

todėl mažiems greičiams, kuriuos svarstome, abi jėgos yra vienodos. Galima sakyti, kad bent jau esant mažam greičiui magnetizmas ir elektra yra tiesiog „du skirtingos pusės Tas pats."

Bet pasirodo, kad viskas dar geriau, nei sakėme. Jei atsižvelgsime į tai, kad jėgos taip pat transformuojamos pereinant iš vienos sistemos į kitą, paaiškėja, kad abu būdai stebėti, kas vyksta, iš tikrųjų duoda tą patį. fizinius rezultatus bet kokiu greičiu.

Norėdami tai pamatyti, galite, pavyzdžiui, užduoti klausimą: kokį skersinį impulsą įgis dalelė, kai ją kurį laiką veiks jėga? Iš numerio žinome. 2, sk. 16, kad skersinis dalelės impulsas turi būti vienodas tiek sistemoje, tiek sistemoje. Pažymėkime skersinę koordinatę ir palyginkime ir . Naudodami reliatyvistiškai teisingą judėjimo lygtį, tikimės, kad laikui bėgant mūsų dalelė sistemoje įgis skersinį impulsą, nurodytą išraiška

Sistemoje skersinis impulsas bus lygus

Paveikslas. 13.12. Sistemoje įkrovos tankis lygus nuliui, o srovės tankis lygus . Yra tik magnetinis laukas. Sistemoje krūvio tankis lygus , o srovės tankis lygus. Magnetinis laukas čia yra lygus ir yra elektrinis laukas.

Turime palyginti ir, žinoma, atitinkamiems laiko intervalams ir . Sk. 15 (2 leidimas) matėme, kad laiko intervalai, susiję su judančia dalele, atrodo ilgesni nei dalelės poilsio rėmo intervalai. Kadangi iš pradžių mūsų dalelė sistemoje buvo ramybės būsenoje, tikimės, kad tai maža

ir viskas pasirodo puikiai. Pagal (13.31) ir (13.32),

o jei sujungsime (13.30) ir (13.33), tai šis santykis lygus vienetui.

Taigi išeina, kad gauname tą patį rezultatą, nepriklausomai nuo to, ar analizuojame dalelės, skriejančios šalia laido, judėjimą laido poilsio rėme, ar likusiame dalelės rėme. Pirmuoju atveju jėga buvo grynai „magnetinė“, antruoju – grynai „elektrinė“. Abu stebėjimo metodai parodyti Fig. 13.12 (nors antroje sistemoje yra ir magnetinis laukas, jis neturi įtakos stacionariai dalelei).

Jei būtume pasirinkę kitą koordinačių sistemą, būtume radę kitokį laukų mišinį ir . Elektrinės ir magnetinės jėgos yra vienos dalys fizinis reiškinys- dalelių elektromagnetinė sąveika. Šios sąveikos padalijimas į elektrines ir magnetines dalis didžiąja dalimi priklauso nuo atskaitos sistemos, kurioje aprašome sąveiką. Bet pilnas elektromagnetinis aprašymas nekintamas; elektra ir magnetizmas kartu atitinka Einšteino atrastą reliatyvumo principą. Sistemoje įkrovimo taške ir formulė (13.1) nepasikeis, jei laukų šaltinis ar pasislinks (ir reikšmės pasikeis dėl judėjimo). Mūsų matematinis aprašymas taikomas tik laukams kaip ir funkcijoms, atsižvelgiant į tam tikrą inercinę atskaitos sistemą.

Vėliau kalbėsime apie „elektrinių ir magnetinių laukų bangą, sklindančią erdvėje“, pavyzdžiui, šviesos bangą. Bet tai tarsi kalbėjimas apie bangą, bėgančią virve. Turime omenyje ne tai, kad kuri nors lyno dalis juda bangos kryptimi, o tai, kad lyno poslinkis pirmiausia atsiranda vienoje vietoje, o paskui – kitoje. Panašiai ir elektromagnetinei bangai – pati banga sklinda, o laukų dydis kinta.

Taigi ateityje, kai mes – ar kas nors kitas – kalbėsime apie „judantį“ lauką, turėtumėte suprasti, kad mes tiesiog kalbame apie trumpą ir patogus būdas tam tikromis sąlygomis besikeičiančio lauko aprašymai.

tikrai, klasikinė formulė Lorenco jėgai ji suskaidoma į du terminus: pirmasis nustato elektrinę šios jėgos dalį, antrasis – magnetinę. Kadangi tik judantis krūvis patiria magnetinį poveikį, pereinant prie ISO, kuriame šis krūvis bus nejudantis, prietaisai neaptiks magnetinio * veiksmo. Tačiau šiuo atveju materija nedingsta (ar neatsiranda): jokiame ISO neįmanoma vienu metu pašalinti tiek elektros, tiek magnetinis poveikis Faktas yra tas, kad yra vienas elektromagnetinis laukas, tačiau istoriškai jis susiformavo taip, kad įvairios jo apraiškos (priklausomai nuo stebėjimo sąlygų, nuo ISO pasirinkimo) gavo nepriklausomus pavadinimus: elektrinis poveikis (šiuo atveju elektromagnetinis laukas vadinamas elektriniu) , magnetinis poveikis (šiuo Šiuo atveju elektromagnetinis laukas vadinamas magnetiniu). Tai apie iš tikrųjų apie stacionarius ar statinius laukus. Būtent šiuo atveju Maksvelo lygtys skyla į dvi lygčių grupes, kurių vienos apibūdina elektromagnetinio lauko elektrines apraiškas, kitos – magnetines. Nestacionariu atveju toks atskyrimas nebeįmanomas, o pasikeitus elektrinio (magnetinio) lauko laikui, sužadinami magnetinio (elektrinio) lauko sūkuriai. Toks tarpusavyje susijęs procesas gali sklisti erdvėje elektromagnetinių bangų pavidalu. Ir bet kuriame ISO bus galima aptikti vieną elektromagnetinį lauką kaip vieną materialią aplinką.

Visa tai iš esmės buvo žinoma prieš sukuriant SRT (išskyrus tai, kad elektromagnetinis laukas buvo laikomas ne viena iš materijos rūšių, o ypatinga sąlyga elektromagnetinis eteris). Pagrindinis skirtumas tarp SRT rezultatų ir anksčiau pateiktų formulių reliatyvistinė fizika susideda iš įvairių analitinės išraiškos transformuoti elektromagnetinio lauko charakteristikas

Norėdami iliustruoti vieno elektromagnetinio lauko padalijimo į elektrinį ir magnetinį reliatyvumą, apsvarstykite šią problemą: per laidininką teka nuolatinė srovė, apsvarstykite šios srovės lauką, pagrįstą dviem ISO „laidininkas“ ir „elektronas“, jungiančiais kiekvieną iš jų. su atitinkamu objektu

ISO „Explorer“ kristalinė ląstelė Laidininkas yra nejudantis, tačiau laidumo elektronai juda tam tikru greičiu. Kadangi nuolatinė srovė teka per laidininką, elektronų, kurie „įeina“ į laidininką, skaičius yra toks pat, kaip ir „išeina“, tai išplaukia iš apibrėžimo. nuolatinė srovė. Todėl tiek prieš grandinės uždarymą, tiek po jos visas laidininkas pasirodo esantis neutralus. Matematiškai tai galima parašyti taip: arba kur yra kristalinės gardelės ir elektronų, sukuriančių tam tikrame ISO, teigiamų krūvių tūriniai tankiai elektros su tankiu, o ženklas (-) atsižvelgia į elektrono krūvio ženklą, n - tūrinis tankis elektronai, u– jų kryptingo judėjimo greitis.

ISO „Electron“ laidumo elektronai yra nejudantys, tačiau kristalinė gardelė juda greičiu (- u) . Šiame ISO tiek teigiamų, tiek neigiamų krūvių tūrio tankis keisis pagal formules *:

kur, nuo teigiami jonai ISO „Explorer“ jie yra nejudantys.

Atitinkamai,

kuris didesnis už nulį, ISO „Electron“ laidininkas įgyja teigiamas krūvis. Ir jei ISO „laidininke“ magnetinis laukas gali būti aptiktas aplink laidininką naudojant prietaisus (t. y. objektyviai), tai ISO „Electron“ prietaisai aptiks ir elektrinį lauką (iš įkrauto laidininko), ir magnetinį lauką ( nuo srovės, susijusios su gardelės jonų judėjimu šiame ISO).

Dar kartą pažymėkime, kad abiejuose ISO nevyksta vienas elektromagnetinis laukas. Bet pasirinkus ISO, t.y., sąlygas to laikytis materialus objektas, atrandame iš jo skirtingos apraiškos, skirtingos savybės.

Kadangi pereinant nuo vieno ISO prie kito, kinta ne tik dydis, bet ir srovės tankis, o šios krūvių ir srovių charakteristikos yra tiesiogiai susijusios su elektromagnetinio lauko charakteristikomis, jo vektoriais, o tai rodo jų santykinį pobūdį. kiekiai.

Kur v – greitis santykinis judėjimas du ISO.

Iš aukščiau pateiktų formulių išplaukia, kad jei viename ISO yra tik elektrinis laukas, tai kitame ISO aptinkamas ne tik elektrinis, bet ir magnetinis laukas.

Dar kartą įsitikiname, kad vieno elektromagnetinio lauko padalijimas į elektrinį ir magnetinį yra santykinis.

* Dar visai neseniai buvo manoma, kad tik magnetinis laukas yra reliatyvus objektas. Tai, žinoma, kilo iš fizikos istorijos ir A. Einšteino reliatyvumo principo nežinojimo. Reliatyvistinis objektas yra vienas elektromagnetinis laukas ir kaip jis pasireikš pasirinktame atskaitos rėme (elektriniame ar magnetinis veiksmas) neleidžia reliatyvistiniu laikyti tik magnetinį lauką, o nereliatyvistiniu – elektrinį.

* Skaitytojas ras panaudotų formulių išvedimą autoriaus knygoje „Specialioji reliatyvumo teorija“, išleista POIPKRO, 1995, p.

Transformacijos ir reliatyvumo dėsniai

Elektromagnetinis laukas nuo bet kurios dalelių sistemos skiriasi tuo, kad yra fizinę sistemą s be galo didelis skaičius laisvės laipsniai. Ši savybė yra susijusi su tam tikra lauko būsena. Iš tiesų, lauko egzistavimo srityje nepriklausomų komponentų reikšmės sudaro begalinį skaičių dydžių, nes bet kuriame erdvės regione yra be galo daug didelis skaičius taškų.

Elektriniai ir magnetiniai laukai yra įvairios apraiškos viengungis elektromagnetinis laukas, kuri taip pat paklūsta superpozicijos principui. Elektromagnetinio lauko padalijimas į elektrinį ir magnetinį lauką yra santykinis, nes priklauso nuo atskaitos sistemos pasirinkimo.

Pavyzdžiui, krūvis juda inercinėje atskaitos sistemoje S pastoviu greičiu v arba judėdamas identiški mokesčiai vienas kito link pastoviu greičiu v. Šiame atskaitos rėme stebimas tiek elektrinis, tiek magnetinis šio krūvio laukai, tačiau jie keičiasi laikui bėgant. Pereinant į kitą inercinį atskaitos rėmą S *, judant su krūviu, stebimas tik elektrinis laukas, nes jame krūvis yra ramybės būsenoje. Jei S - atskaitos sistemoje yra pastovus, nevienalytis magnetinis laukas (pavyzdžiui, pasagos magnetas), tai S * - rėme, judančiame S - rėmo atžvilgiu, stebimi kintami elektriniai ir magnetiniai laukai.

Elektrinių ir magnetinių laukų ryšiai skirtingose ​​atskaitos sistemose nėra vienodi.

Eksperimentai rodo, kad bet kurios dalelės krūvis yra nekintamas, tai yra nepriklauso nuo dalelės greičio ir nuo inercinės atskaitos sistemos pasirinkimo. Gauso teorema

galioja ne tik ramybės krūviams, bet ir judantiems, t.y. yra nekintamas inercinių atskaitos sistemų atžvilgiu.

Pereinant iš vienos inercinės atskaitos sistemos į kitą, elektrinis ir magnetinis laukai transformuojami. Tebūna dvi inercinės atskaitos sistemos: S ir jos atžvilgiu judanti sistema, kurios greitis S *. Jei kažkuriame sistemos S erdvės ir laiko taške yra žinomos laukų ir reikšmės, tai kokios bus šių laukų * ir * reikšmės tame pačiame sistemos S * erdvės ir laiko taške A? Erdvinis laiko taškas A yra taškas, kurio koordinatės ir laikas abiejose atskaitos sistemose yra tarpusavyje susiję Lorenco transformacijomis, t.y.

Šių laukų transformacijos dėsniai pagal specialiąją reliatyvumo teoriją išreiškiami šiomis keturiomis formulėmis:

Simboliai || ir ^ pažymėtos išilginės ir skersinės (vektoriaus atžvilgiu) elektrinio ir magnetinio lauko dedamosios; c – šviesos greitis vakuume;

Iš lygčių aišku, kad kiekvienas vektorius * ir * yra išreikštas tiek per, tiek per, o tai rodo elektrinio ir magnetinio lauko vieningą pobūdį.

Pavyzdžiui, laisvai judančio reliatyvistinio krūvio vektoriaus E stiprumo modulis aprašomas formule

kur a yra kampas tarp spindulio vektoriaus ir greičio vektoriaus.

Sveiki atvykę į mūsų edukacinius ir edukacinis šaltinis Interneto svetainė! Mūsų tikslas – kad mokyklų ir universitetų studentai gautų kuo trumpesnį ir informatyviausią atsakymą į savo klausimus mokslinis klausimas. Tam mes naudojame įvairių metodų medžiagos pristatymas: meninė, publicistinė ir mokslines formas. Tikimės, kad mūsų mokymo medžiaga padės išspręsti šį ar kitą klausimą. Svetainėje galite rasti visko: paskaitų, lapelių, užrašų, tezių ir seminarų.

Elektrinių ir magnetinių laukų reliatyvumas

Maksvelas viską išvertė į lygčių kalbą žinomų faktų ir nuostatas dėl elektros ir magnetiniai reiškiniai. Ši elektrinių ir magnetinių laukų lygčių sistema šiandien vadinama „Maksvelo lygtimis“. Apibūdinkime šias lygtis žodžiu, sudėliodami į lentelę.

1. Elektriniai ir magnetiniai laukai virsta vienas į kitą pereinant iš vienos inercinės sistemos į kitą. Galima sakyti, kad lauko padalijimas į elektrinį ir magnetinį yra gana santykinis ir priklauso nuo atskaitos sistemos.

2. Atskaitos sistemos pasirinkimas yra subjektyvus veiksmas, nuo kurio priklauso pats lauko egzistavimas.

Elektromagnetinis laukas – viskas objektyvi tikrovė, egzistuojančios nepriklausomai nuo to, ar atliekame eksperimentą ir kokioje atskaitos sistemoje, ar visai ne. Todėl elektromagnetinis laukas negali būti laikomas elektrinių ir magnetinių laukų rinkiniu. Elektriniai ir magnetiniai laukai yra vienos visumos (elektromagnetinio lauko) pasireiškimas skirtingomis sąlygomis.