Εκφώνηση: Θετικό φορτίο κινείται παράλληλα προς ρευματοφόρο αγωγό (ηλεκτρικά ουδέτερο) με ταχύτητα u. Εξηγήστε γιατί ένας παρατηρητής που κινείται μαζί με το φορτίο (και το βλέπει ακίνητο) βλέπει τον αγωγό φορτισμένο, ενώ ένας ακίνητος ως προς τον αγωγό παρατηρητής τον βλέπει ηλεκτρικά ουδέτερο.

Σκέψη: Για τον ακίνητο (ως προς αγωγό) παρατηρητή, θετικά (ακίνητα) και αρνητικά (κινούμενα) φορτία του αγωγού έχουν ίση γραμμική πυκνότητα — ουδέτερος αγωγός, αλλά υπάρχει μαγνητικό πεδίο που ασκεί δύναμη Lorentz στο κινούμενο φορτίο. Για τον παρατηρητή που κινείται μαζί με το φορτίο, οι ταχύτητες (άρα και η συστολή μήκους) των θετικών και αρνητικών φορέων του αγωγού είναι πλέον διαφορετικές, άρα οι πυκνότητές τους δεν είναι πια ίσες.

Λύση:

Στο σύστημα του αγωγού: ίσες πυκνότητες θετικών/αρνητικών φορτίων ⇒ ουδέτερος αγωγός, αλλά υπάρχει μαγνητικό πεδίο B λόγω κίνησης των αρνητικών φορέων (ρεύμα) που ασκεί δύναμη F=Buq στο εξωτερικό κινούμενο φορτίο.
Στο σύστημα του φορτίου: το φορτίο είναι ακίνητο, άρα δεν δέχεται καμία μαγνητική δύναμη. Όμως τώρα οι θετικοί και αρνητικοί φορείς του αγωγού κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες σε σχέση με τον νέο παρατηρητή, άρα υφίστανται διαφορετική συστολή μήκους, οι γραμμικές τους πυκνότητες παύουν να είναι ίσες, και ο αγωγός εμφανίζεται καθαρά φορτισμένος.
Το καθαρό φορτίο του αγωγού δημιουργεί ηλεκτρικό πεδίο που ασκεί ηλεκτρική δύναμη στο (τώρα ακίνητο) φορτίο — ακριβώς ίση με τη μαγνητική δύναμη που υπολόγισε ο άλλος παρατηρητής.

Απάντηση: Το φαινόμενο εξαρτάται από το σύστημα αναφοράς: στο σύστημα του αγωγού, οι θετικοί (ακίνητοι) και αρνητικοί (κινούμενοι) φορείς έχουν ίσες γραμμικές πυκνότητες φορτίου — ο αγωγός είναι ηλεκτρικά ουδέτερος — αλλά η κίνηση των αρνητικών φορέων δημιουργεί μαγνητικό πεδίο, που ασκεί δύναμη Lorentz στο εξωτερικό κινούμενο φορτίο. Στο σύστημα του φορτίου (που το βλέπει ακίνητο), οι ταχύτητες των θετικών και αρνητικών φορέων του αγωγού ως προς αυτόν είναι διαφορετικές· λόγω συστολής μήκους, η συστολή επηρεάζει διαφορετικά τις δύο πυκνότητες φορτίου, οι οποίες παύουν να είναι ίσες — ο αγωγός εμφανίζεται καθαρά φορτισμένος, και ασκεί καθαρά ηλεκτρική δύναμη στο (πλέον ακίνητο) φορτίο. Οι δύο δυνάμεις (μαγνητική στο ένα σύστημα, ηλεκτρική στο άλλο) είναι ίσες — δείχνοντας ότι το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο δεν είναι απόλυτες, ανεξάρτητες οντότητες, αλλά μετασχηματίζονται μεταξύ τους ανάλογα με το σύστημα αναφοράς του παρατηρητή.

Πρόσεξε:

Το φορτίο Q παραμένει πάντα αναλλοίωτο· αλλάζει μόνο η γραμμική ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ φορτίου, λόγω συστολής μήκους.

Προηγούμενο Στοιχείο

Επιστροφή στην Ενότητα

Επόμενο Στοιχείο