Κεφάλαιο 6.12 – Μετασχηματισμοί Έντασης Ηλεκτρικού – Μαγνητικού Πεδίου — Λύσεις (σελ. 218)

Κεφάλαιο 6.12 - Μετασχηματισμοί Έντασης Ηλεκτρικού - Μαγνητικού Πεδίου (σελ. 218) — Λύσεις

Άσκηση 6.14 (κωδ. GEL3.FYS.BM.X.219.6.14)

Εκφώνηση: Το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από κινούμενα ηλεκτρικά φορτία εξαρτάται από την κίνηση του παρατηρητή. Δώστε ένα απλό παράδειγμα που να επιβεβαιώνει την πρόταση.

Σκέψη: Ένα ηλεκτρικό φορτίο δημιουργεί μαγνητικό πεδίο μόνο όταν κινείται. Το αν κινείται ή όχι εξαρτάται από το σύστημα αναφοράς του παρατηρητή.

Λύση:

• Θεωρούμε ένα φορτίο q που κινείται με σταθερή ταχύτητα u ως προς έναν ακίνητο παρατηρητή A. Για τον A το φορτίο κινείται, άρα δημιουργεί γύρω του ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο.
• Ένας δεύτερος παρατηρητής B κινείται με την ίδια ταχύτητα u, δίπλα στο φορτίο. Για τον B το φορτίο είναι ακίνητο, άρα δημιουργεί μόνο ηλεκτροστατικό πεδίο και καθόλου μαγνητικό.
• Άρα το ίδιο φορτίο δημιουργεί μαγνητικό πεδίο για τον A αλλά όχι για τον B.

Απάντηση: Ένα φορτίο q κινείται με σταθερή ταχύτητα u. Για ακίνητο παρατηρητή το φορτίο είναι κινούμενο και δημιουργεί, εκτός από ηλεκτρικό, και μαγνητικό πεδίο. Για παρατηρητή που κινείται μαζί με το φορτίο, με την ίδια ταχύτητα u, το φορτίο είναι ακίνητο και δημιουργεί μόνο ηλεκτρικό πεδίο· μαγνητικό πεδίο δεν υπάρχει. Επομένως το μαγνητικό πεδίο ενός φορτίου εξαρτάται από την κίνηση του παρατηρητή· γενικότερα, το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο μετασχηματίζονται το ένα στο άλλο όταν αλλάζουμε σύστημα αναφοράς.

Πρόσεξε:

• Το φορτίο q είναι ίδιο για όλους τους παρατηρητές· αυτό που αλλάζει είναι τα πεδία που μετρά ο καθένας.