¿Por qué una carga en movimiento produce un campo magnético a su alrededor?

Los campos eléctricos y magnéticos son realmente lo mismo (llamado tensor electromagnético) observado de diferentes maneras. Dependiendo del movimiento relativo de una carga eléctrica, también se puede medir como un campo magnético en relación con el marco de referencia estático.

En términos simples, los electrones en movimiento son la corriente en el conductor. Cuando los electrones se mueven, cada uno actúa como un imán y produce un campo magnético, además del campo eléctrico resultante de su carga.

¡Esto también se puede revertir! Si cambia un campo magnético (como si girara un imán) cerca de un conductor, genera un campo eléctrico y hace que los electrones en el conductor se muevan; haces una corriente

El hecho de que una corriente eléctrica produce un campo magnético en su vecindad fue establecido por los experimentos y el resultado del experimento se formuló como una ley (ley circuital de amperios).

La ley establece que alrededor de un circuito cerrado que encierra un conductor que transporta corriente existe un campo magnético (dirección de curvatura dada por la regla de cierre a la derecha).

El mecanismo que explica por qué exactamente una carga en movimiento produce un campo magnético es como preguntar por qué un electrón muestra una onda como propiedad.

Pero sin embargo, déjame al menos intentar responder a tu pregunta:

Para medir el campo magnético en cualquier punto, necesitamos una fuente, tengamos corriente de convección en una región (Vacío) dada por

J = v * p

donde v = velocidad de la carga.

p = densidad de carga de volumen.

Ahora el campo magnético a lo largo de un circuito cerrado que encierra esta densidad de corriente está dado por: (Ley de circuitos de amperios)

donde C = Contorno o el camino cerrado.

S = Superficie abierta encerrada por la ruta cerrada.

uo = permeabilidad del espacio libre.

Por lo tanto, B está directamente relacionado con la velocidad de la carga, ya que la velocidad de la carga

depende del ** Marco de referencia **, por lo tanto, el campo magnético es relativo.

** Esta declaración implica que el campo magnético tiene diferentes valores para diferentes marcos de referencia inerciales. **

O lo diré de esta manera: para los marcos de referencia inerciales que se mueven con ** la misma velocidad v que la carga ** El campo magnético en este marco sería cero y un observador en dicho marco mediría campo puramente electrostático !

Si está más interesado y no puede resistirse, puede buscar la formulación relativista del electromagnetismo.

o mira este enlace:

Electromagnetismo clásico y relatividad especial

Gracias por A2A.

Esta es mi respuesta de imagen de partículas;
El campo magnético es una fuerza que se encontró originalmente para ocurrir entre imanes permanentes. Los imanes permanentes obtienen su magnetismo de los dipolos magnéticos en el electrón (no apareado) alrededor de los átomos. Esta fuerza se pierde en materiales normales debido a desorden y cancelación, como en el caso de cargas perdidas en materiales neutros por cancelación positiva-negativa. Cancela el efecto de dos dipolos iguales simplemente invirtiendo sus direcciones (por lo tanto, los electrones emparejados en los átomos no producen un campo magnético neto). Los materiales magnéticos son dipolos altamente ordenados. Dipolos magnéticos, ya sea que los electrones individuales o los imanes de barra se puedan reemplazar (matemáticamente) por un ‘circuito de corriente’ (cargas móviles en un circuito circular).
Cuando tiene una corriente en un conductor, los electrones ‘se afectan entre sí’ y ‘se ordenan’ para tener sus bucles en la misma dirección en grandes bucles circulares en cualquier sección transversal del conductor. Matemáticamente, la suma de muchos bucles pequeños (de la misma dirección) es un bucle grande; este es un teorema comprobado en la matemática del operador de rizo. Entonces, el campo magnético de una corriente es el resultado del campo de las pequeñas corrientes dipolares que lo hacen, es decir, los electrones. La suma vectorial de todas las pequeñas corrientes es un gran bucle de corriente que recorre el cable y vuelve al bucle de retorno (normalmente en el infinito). Cuando la corriente es cero, los electrones se vuelven a desordenar y se pierde el campo. Este desorden es el resultado de la agitación térmica normal en los átomos y las moléculas. Es por eso que a temperaturas muy bajas las corrientes decaen a una velocidad mucho más lenta, lo que lleva al caso de superconductancia.
Realmente no respondí la pregunta, solo mostré cómo se usa el nivel de partículas. La pregunta sin respuesta ahora es: ¿por qué el electrón se comporta como un pequeño bucle de corriente o por qué se atraen dos dipolos? Para responder a esto, entra en juego la cuestión de la velocidad finita de propagación del campo y la explicación de Einstein se hace necesaria en el nivel fundamental. Podría llegar a conclusiones de Einstein incluso sin invocar la relatividad, solo una carga en movimiento y una velocidad fija de propagación de campo. Ver esta referencia por ejemplo; Página en mit.edu. Una velocidad finita de propagación de los campos junto con el movimiento de las cargas, da como resultado la aparición de una nueva fuerza normal a la dirección del movimiento y proporcional a la velocidad, y esto es lo que llamamos magnetismo … si la velocidad / velocidad está cambiando , aparece otra fuerza que es proporcional a los cambios en la velocidad (aceleración) y esta es la radiación. La fuerza de radiación está hecha de fuerzas magnéticas y eléctricas que se propagan juntas.

El concepto del campo magnético es simplemente un atajo matemático para determinar las fuerzas entre cargas que se mueven entre sí.

Cuando las cargas son estacionarias entre sí, una fórmula simple indica la fuerza entre ellas. La fuerza es proporcional al producto de las cargas y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

Cuando una carga comienza a moverse, debemos considerar el efecto de la relatividad. Cuando una carga viaja a través del espacio, observará una Contracción de Lorenz de todo al frente. Las cosas se ponen muy complicadas ya que las ecuaciones para la contracción de Lorenz son polinomios de segundo orden. En nuestro uso diario de la electricidad, los electrones se mueven muy lentamente. En un cable de cobre sólido # 10 que transporta 100 amperios, la velocidad promedio de los electrones es de solo 2 milímetros por segundo. No confunda esto con la velocidad de un impulso eléctrico. Aunque los electrones se mueven lentamente en la velocidad de su grupo, las ondas pueden pasar de una a otra muy rápidamente dando una velocidad de fase cercana a la velocidad de la luz. Estamos interesados ​​en la velocidad del grupo. Aunque solo 2 mm por segundo, Einstein dice que CUALQUIER fracción de la velocidad de la luz hará que la vista por delante del objeto que viaja se comprima y encoja. Dado que la vista se está reduciendo, más de la vista lateral se mueve hacia el frente. Las cosas están demagnificadas pero se ven más cosas. Como el cargo ve más cargos, se desviará en una cantidad adicional al caso estático. Las reglas para los campos magnéticos y el movimiento de las cargas dentro de la cuenta de todos los ajustes de Einstein. Es mucho más fácil trabajar con campos magnéticos que la relatividad especial.

Usted podría preguntar: “¿Cómo podría la cantidad infinitamente pequeña de Contracción de Lorenz afectar visiblemente algo que se mueve solo 2 mm por segundo? La razón es que la carga es mucho más fuerte que la gravedad. Las fuerzas asociadas con los cargos están ocultos para nosotros porque todos los cargos en nuestra vida diaria se cancelan exactamente por un cargo opuesto. La cantidad de ajuste que debe hacer para algo que viaja a 2 mm por segundo es muy pequeña, solo alrededor de una parte en 10 ^ 24. Sin embargo, lo que es especial es que la carga es aproximadamente 10 ^ 24 veces más poderosa que la gravedad. Eso hace que la corrección sea lo suficientemente grande como para ser necesaria, y el concepto de campo magnético ayuda a calcularla fácilmente.

El campo magnético producido por una corriente es una consecuencia de la relatividad especial. Un conductor eléctrico clásico es eléctricamente neutro. Se puede considerar que los electrones que transportan corriente se mueven contra un fondo cargado estático de carga positiva igual.

En el caso de una segunda corriente que es paralela a la primera, los electrones en el marco de referencia de la segunda corriente tienen la misma densidad de carga lineal que los electrones en la primera corriente. Sin embargo, el espacio de las cargas positivas en el fondo se acorta debido a la contracción de la longitud. Recuerde que el fondo positivo se mueve con respecto a los electrones. Por lo tanto, la densidad de carga positiva del fondo es mayor que el valor absoluto de la densidad de carga negativa de los electrones en movimiento. Como resultado, los electrones en movimiento son la segunda corriente, ven una carga positiva neta en la primera corriente y se sienten atraídos por ella.

En el caso de las corrientes antiparalelas, la contracción de longitud en el marco de referencia de una corriente hace que esos electrones vean una carga negativa neta en el otro conductor. Por lo tanto, las corrientes antiparalelas se repelen entre sí.

El campo magnético producido por una corriente es la relación de la fuerza por unidad de longitud en una corriente producida por una segunda corriente a la primera corriente. Todo se reduce a esto: el campo magnético es una manifestación relativista del campo eléctrico. El concepto de campo magnético es necesario para tener en cuenta la fuerza neta entre las cargas en movimiento.

No hay tal cosa como un campo magnético.

Lo que parece ser un campo magnético en realidad solo está cambiando los campos eléctricos. Si analiza la situación usando la Relatividad Especial, puede ver que tiene exactamente los efectos que vemos experimentalmente.

Maxwell, un hombre brillante, trabajando con el conocimiento que teníamos en ese momento y las observaciones experimentales, ideó cuatro ecuaciones [1] que describen exactamente los campos eléctricos y magnéticos. Pero nadie había descubierto la relatividad, por el momento.

Imagen de dos cables paralelos entre sí, a poca distancia de distancia. Tienen una carga neutra general, con tantos electrones como protones.

Ahora digamos que hay una corriente de electrones que fluye a través de cada cable, en direcciones opuestas. Todavía en general neutral.

Pero míralo desde el marco de referencia de un electrón individual. Todos sus hermanos que se mueven con él parecen normales. Pero los electrones que se mueven en la dirección opuesta en el otro cable aparecen más juntos, debido a la Contracción de Lorentz [2], que es la contracción de la longitud debido a la relatividad especial. Para esos electrones, los electrones en este cable aparecen más juntos. Bueno, los protones en cada cable también aparecen más juntos debido a la Contracción de Lorentz, pero a la mitad de la velocidad (simplificación).

Entonces, para los electrones en movimiento, el otro cable parece tener más cargas negativas que positivas, por lo que se repelen. El núcleo positivo es arrastrado.

Tenga en cuenta que en ningún momento invoqué un campo magnético.

Si calculo los efectos de esto (muchas personas más inteligentes que yo lo han hecho), la repulsión entre los cables concuerda exactamente con las ecuaciones de Maxwell y con los resultados experimentales de muchos, muchos decimales [3]. Si rehace este ejemplo con los electrones moviéndose en la misma dirección, los cables se atraen como muestran los resultados experimentales.

Gracias a LightAndMatter dot Com por la imagen:

Puede estar pensando, bueno, la velocidad de deriva de los electrones es muy lenta incluso para corrientes muy altas. Pero hay números MASIVOS de ellos que se mueven, 6.24 × 10 ^ 18 por cada amperio de corriente. Y el campo eléctrico es MUY poderoso, por lo que todo suma. Y, de hecho, los campos magnéticos creados son relativamente débiles. Tenemos que girar muchas vueltas alrededor de un electroimán y ponerle un núcleo de hierro para aumentar los efectos. Cada vuelta alrededor de una bobina se agrega al campo, a pesar de que es la misma corriente. Por lo tanto, dos cables en un bucle con una corriente de corriente de 1A tienen el mismo efecto de campo “magnético” que un cable más grueso con corriente de corriente de 2A.

TL; DR No hay campo magnético. Están cambiando o moviendo los campos eléctricos y la relatividad especial que hacen que parezca que hay algo que llamamos un campo magnético. Pero hacer los cálculos con las ecuaciones más antiguas ignorando la Relatividad Especial es mucho más simple, y entenderlo como campos separados es más simple, por lo que continuamos enseñándolo de esa manera. Eso y la inercia de las mentes.

Esto también predice ondas de radio, tal como lo hicieron las ecuaciones de Maxwell. Slosh electrones de ida y vuelta, como lo hacemos en las antenas, y los cambios en el ángulo del campo eléctrico se propagan lejos de la antena a la velocidad de la luz. Este campo eléctrico en movimiento y la Relatividad Especial causan esa cosa que parece ser un campo magnético a 90 grados del campo eléctrico en movimiento.

Más información:

Electromagnetismo relativista

Vea la respuesta superior de Chris White:

¿Cómo producen las cargas móviles campos magnéticos?

Para una comprensión mucho más profunda, sugiero esta lista de reproducción de conferencias del MIT:

8.02 Física II: electricidad y magnetismo, primavera de 2002 (conferencias completas de Walter Lewin)

O solo este sobre campos magnéticos y relatividad:

Así es como una corriente eléctrica crea una fuerza que se parece a un campo magnético. No sé si alguien puede responder “por qué”, depende de lo que quieras decir con “por qué”.

También publicado como ¿Cómo las cargas móviles, como la corriente eléctrica, producen un campo magnético? por Steven J Greenfield en El blog educativo

Notas al pie

[1] Ecuaciones de Maxwell – Wikipedia

[2] dilatación del tiempo / contracción de la longitud

[3] Electromagnetismo clásico y relatividad especial – Wikipedia

La respuesta corta : solo porque eso es lo que hacen las cargas móviles. Y eso es lo que es la corriente, las cargas móviles. Es lo mismo con casi todo lo fundamental en física: así es como es. ¿Por qué la masa causa gravedad? ¿Por qué las cargas crean campos eléctricos? Solo porque lo hacen.

Sin embargo, la respuesta larga puede derivar campos magnéticos de campos eléctricos. La pregunta por qué existen los campos eléctricos, o de manera equivalente por qué las cargas se repelen o atraen entre sí, todavía está allí, pero al menos el campo magnético se explica, por lo que es una pregunta menos.

Ahora no voy a hacer la derivación matemática completa solo por la razón de que tendría que buscarla yo mismo. Pero explicaré la idea general de cómo funciona. Proviene del hecho de que las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales. Esta afirmación es el principio fundamental de la relatividad especial.

De esto se puede derivar el fenómeno de la contracción de la longitud. Las cosas que se mueven a cierta velocidad en relación con usted se contraen en la dirección en que se mueven. Esto suena absolutamente loco, pero es verdad. La razón por la que suena tan loco es porque no nos damos cuenta de esto. Solo se vuelve notable cuando la velocidad relativa se vuelve relativista, cercana a la velocidad de la luz. Un ejemplo se da en la figura a continuación. El cohete se aleja de nosotros, por lo que se vuelve más corto para nosotros. En el marco de referencia del astronauta somos los que nos movemos, por lo que estamos contraídos.

¿Qué significa esto para las corrientes? En los cables, la corriente se debe a los electrones que se mueven en un cable. Sin embargo, los iones metálicos permanecen en su lugar. Entonces, para ellos, parece que los electrones y el espacio entre ellos se contraen. Esto es equivalente a que solo vean más electrones en el mismo cable. Ahora, todo esto no es tan relevante para un cable, pero se vuelve interesante si tenemos dos cables. En este caso, los iones en un cable ven los electrones en el otro cable contrayéndose. Sin embargo, los iones en el otro cable no se contraen. Entonces ven más electrones en el cable que los iones. Por lo tanto, son atraídos al cable por el exceso de electrones. Lo mismo es cierto para el otro cable. El resultado final: se atraen mutuamente.

¿Y qué hay de los electrones? ¿Qué ven ellos? Comenzamos con el principio de la relatividad especial de que podemos elegir cualquier referencia inercial y la conclusión debería ser la misma. Así que veámoslo desde el marco de referencia de los electrones. Esto se denota por la tercera parte en la imagen de arriba. Es todo lo contrario aquí. Para los electrones, son los iones los que se mueven y, por lo tanto, se contraen. Por lo tanto, ven más iones en el otro cable, lo que nuevamente hace que los dos cables se atraigan entre sí.

Sin embargo, trabajar con esta contracción de longitud es muy tedioso y dado que ya habíamos hecho el concepto abstracto de campos magnéticos, fue mucho más fácil seguir trabajando con eso.

Imágenes tomadas de google images.

Según la relatividad, los diferentes marcos de referencia son igualmente fundamentales, igualmente válidos y deben dar los mismos resultados físicos. Tome un marco de referencia donde una esfera cargada eléctricamente está en reposo. Crea un campo eléctrico estático y ningún campo magnético. Ahora tome un marco de referencia donde se está moviendo con respecto a la esfera y, por lo tanto, la esfera se está moviendo con respecto a usted. En este marco de referencia, la esfera cargada todavía crea un campo eléctrico, pero ahora se está moviendo, por lo que también crea un campo magnético. Pero no hemos cambiado nada físicamente. Acabamos de cambiar los marcos de referencia. Según la relatividad, estos dos marcos de referencia son físicamente equivalentes.

Por lo tanto, una carga en movimiento realmente no crea directamente un campo magnético. Una carga en movimiento crea un campo eléctrico en movimiento, y un campo eléctrico en movimiento crea un campo magnético. Más exactamente, un campo magnético no es realmente algo nuevo o diferente. Más bien, un campo magnético es simplemente el aspecto de un campo eléctrico desde un marco de referencia móvil. Realmente hay un solo campo: el campo electromagnético. Dependiendo del marco de referencia que elija, hay diferentes cantidades en la parte eléctrica en comparación con la parte magnética.

Piense en el agua que fluye alrededor de las piedras dentro de un cable. No hay piedras fuera del cable, pero hay agua y ese agua gira alrededor del cable debido a las piedras.

Regla de la mano derecha – Wikipedia

Las piedras en esta analogía son, por supuesto, electrones que apenas se mueven cuando la corriente ([matemáticas] I [/ matemáticas]) fluye en el cable a una velocidad cercana a la de la luz. El campo magnético es [matemática] B [/ matemática], un mapa de flechas que denota la dirección y la fuerza de un flujo. El campo es un concepto abstracto, las flechas son conceptos algo abstractos, pero si jugaste con agua en tu bañera cuando eras niño, el flujo no es un concepto abstracto.

No necesita abandonarse a la abstracción para hacer física. Tampoco necesita negarse a responder preguntas de “por qué” para hacer física. Muchos físicos están confundidos acerca de estas cosas.

Maxwell nos dice que un campo magnético es un campo eléctrico cambiante y viceversa.

La relatividad nos dice que dependiendo de qué tan rápido se mueva en relación con las partículas en el cable, los campos se ven diferentes: los campos eléctricos pueden verse como campos magnéticos y viceversa.

Si desea saber cómo la relatividad explica por qué existen los campos magnéticos debido a la contracción de la longitud relativista, consulte la explicación de Feynman y omita los aquí.

Tomé las siguientes imágenes de otra respuesta y tenían la intención de ilustrar cómo cambian los campos de partículas debido a la relatividad. ¡Fueron tomados de un libro de texto de física de código abierto y están EQUIVOCADOS!

libros de texto de física de código abierto

Si las pequeñas esferas representan partículas en una corriente, en la imagen 1, el observador en la parte superior está mirando las partículas que viajan junto con él y las partículas que viajan en la dirección opuesta. Para mantener las relaciones electrostáticas en sus marcos de descanso, las partículas que viajan en la dirección opuesta deben verse aplastadas como panqueques, pero en su lugar se dibujan como esferas. La imagen 2 muestra esferas pancakeadas, pero está mal porque las distancias entre las esferas han cambiado.

Cualquier incertidumbre asociada con el magnetismo y la gravedad se puede resolver si se conoce la causa del fenómeno y si se sabe cómo se forman estos fenómenos.

También debemos entender la existencia de AETHER sustancia a partir de la cual se forma la materia. Uno de los “estados agregados” de la materia: el “estado líquido”, que son gluones, con Aether posee una relación indestructible que se manifiesta como magnetismo.

Una explicación detallada de la pregunta: cómo el magnetismo provoca la aparición de electricidad, no es para este nivel de discusión, porque es algo nuevo de la ciencia, que cambiará mucho conocimiento y se revelarán muchos fenómenos.

Si alguien del Comité Nobel estuviera interesado en esta evidencia, les diría que solo así se podría aprender algo nuevo.

Es muy importante que en este caso: el conductor se mueva a través de un campo magnético que sea constante, y el conductor sea espiral, o que dicho conductor sea estacionario, y el campo magnético atraviese este conductor espiral. Luego, con la ayuda de Aether, los electrones se ejecutarán en el conductor. Si se conoce todo esto, se pueden hacer varios tipos de dispositivos móviles perpetuos, pero esto no tiene sentido para la ciencia. Hay personas que lo practican.

La respuesta a esta pregunta se encuentra en un nuevo estudio publicado recientemente que explica el origen de la fuerza magnética generada por las corrientes eléctricas y las partículas cargadas en movimiento. La explicación es larga, así que voy a describir brevemente una descripción general de ese estudio. Los detalles completos se pueden encontrar en el enlace al final de esta publicación.

Una partícula cargada que se mueve con velocidad constante, es decir, sin aceleración, produce un campo / fuerza eléctrica, así como un campo / fuerza magnética.

Cuando una partícula cargada se mueve con velocidad constante, genera una corriente eléctrica I = qv. Esta corriente eléctrica genera un campo / fuerza magnética que es equivalente al generado por las corrientes eléctricas que corren a través de cables infinitesimales eléctricamente neutros que tienen la misma cantidad y dirección. Las corrientes eléctricas generan campo / fuerza magnética, pero dado que estas corrientes son eléctricamente neutras, la fuerza magnética y la fuerza eléctrica se trataron como diferentes aspectos del mismo sujeto. Por lo tanto, la naturaleza real del campo / fuerza magnética era un misterio.

Un intento de explicar la fuerza magnética usando el enfoque de contracción de longitud de Lorentz se ha mencionado en el libro de texto “Electricidad y magnetismo” de Purcell, donde la fuerza magnética se desarrolla de manera consistente como consecuencia natural de la relatividad especial y las fuerzas puramente electrostáticas. Hay tres deficiencias para este enfoque: (a) No explica la fuerza entre dos cables de corriente paralelos como puramente electrostática; es decir, aparece como puramente magnetostatico en el marco de iones, mientras que la fuerza aparece como un combinado magnetostatico y electrostático en el marco de electrones, (b) No se aplica a una partícula cargada que se mueve en una dirección perpendicular al cable que transporta corriente, (c) Tiene problemas con la carga eléctrica del cable, porque si el cable con corriente que fluye a través de él es eléctricamente neutro (el inicio de la derivación), entonces el cable sin corriente se cargará eléctricamente en el marco del laboratorio, y esto está en contra de la hecho de que un cable neutro se mantiene eléctricamente neutro en el marco del laboratorio, ya sea que tenga o no una corriente que lo atraviese.

Estas deficiencias se han abordado en un nuevo trabajo publicado recientemente que proporcionó una explicación exitosa del origen de la fuerza magnética que puede explicar cómo los cables eléctricamente neutros que transportan corrientes producen fuerza magnética. Shadid en su trabajo “Dos nuevas teorías para la relatividad de la carga actual y el origen eléctrico de la fuerza magnética” analizó el patrón de campo eléctrico que se extiende en el espacio debido al movimiento de las cargas de corriente eléctrica. La ley de Biot-Savart y la ley de fuerza magnética dependen de dos propiedades de la corriente: cantidad y dirección. Entonces, independientemente de cómo se genere la corriente, por ejemplo, (cargas negativas en movimiento, cargas positivas en movimiento, o ambas cargas positivas y negativas en movimiento) siempre que tenga la misma cantidad y dirección, producirá el mismo efecto de campo magnético / fuerza en el espacio. Este efecto se estudia utilizando la mínima cantidad igual posible de cargas positivas y negativas que se mueven en direcciones opuestas que se necesitan para producir la corriente. Esta cantidad mínima se obtiene cuando estas cargas se mueven a la máxima velocidad posible, que es a la velocidad de la luz.

En esta situación, cuando las cargas positivas y negativas cambian de posición en un elemento actual debido a su movimiento, el campo eléctrico en expansión cambia de adentro hacia afuera y de afuera hacia adentro, indicando el cambio de las posiciones de carga. Esta alternancia en el campo eléctrico produce puntos de discontinuidad en el campo eléctrico en expansión. Al aplicar la ley de Gauss en estos puntos de discontinuidad, la ley de Gauss indica la existencia de cargos, conocidos como cargos de discontinuidad. Estas cargas de discontinuidad rodean los elementos actuales y se producen cuando las cargas se mueven para llevar a cabo cambios de campo eléctrico en el espacio. Estas cargas se explican parcialmente por los fotones que viajan para indicar los cambios en el campo eléctrico, se supone que estos fotones se cargan como se supone en el trabajo de Altschul “Vinculado a la carga de fotones de la coherencia de fase de la radiación extragaláctica”.

Estas cargas de discontinuidad interactúan con las cargas positivas y negativas en movimiento en un elemento actual para producir la fuerza magnética. Al aplicar la ley de fuerza eléctrica en estas interacciones, la ley de fuerza magnética exacta y la ley de Biot-Savart se derivan como se especifica en la teoría electromagnética. Entonces, las cargas eléctricas en movimiento de los elementos actuales interactúan entre sí a través de cargas discontinuas, mientras que los elementos actuales son eléctricamente neutros.

Con respecto a las partículas cargadas, cuando están en reposo / estáticas no hay cambio en el campo eléctrico en expansión en el espacio, es decir, constante. Pero cuando esta partícula cargada se mueve, su campo eléctrico en expansión en el espacio cambia indicando los cambios en la posición de la partícula cargada en movimiento. Dado que el campo / fuerza magnética generada por este movimiento es equivalente al generado por un elemento de corriente eléctrica de la misma cantidad, dirección y posición en el espacio, entonces los cambios en el campo eléctrico en expansión en el espacio que producen el efecto magnético son similar / equivalente a los producidos por ese elemento de corriente eléctrica.

Entonces, para estudiar el efecto de los cambios en el campo eléctrico, una carga móvil en la posición x en el espacio que se mueve a una velocidad constante puede ser modelada por un elemento de corriente infinitesimal y cargas estáticas en esa posición. Donde el elemento de corriente infinitesimal es responsable de la fuerza magnética producida, mientras que las cargas estáticas son responsables de la fuerza eléctrica producida.

Los detalles completos de la explicación, así como la prueba y los cálculos se pueden encontrar en http://ieeexplore.ieee.org/stamp… . La explicación es larga y solo di una breve descripción general.

Una cuestión aquí es ‘qué significa “por qué”. Por lo general, la explicación significa una deducción de un principio más general o más abstracto. PERO, la ‘inducción electromagnética’, sobre la que está preguntando, ya es un principio fundamental, una piedra angular de la Teoría de la Relatividad, que explica cómo funciona nuestro espacio-tiempo.
Quizás este experimento mental, citado en muchos libros de texto de Relatividad,
poder ayudar:
Imagina una línea de cargas eléctricas. Usted se para de ellos, y entonces experimenta (mide) y el campo eléctrico.
Ahora, aburrido de solo pararte allí, corres por esa línea.
¿Qué experimentas?
Mide el campo magnético, ya que la línea de grietas ahora parece una corriente eléctrica.
Entonces, la respuesta es: los campos magnéticos son solo un campo eléctrico medido en un sistema de coordenadas diferente (en movimiento) …
Referencia: Página en iei.info

Considere las ecuaciones de Maxwell que se refieren a los rizos de los campos eléctricos y magnéticos. Solo como un ejemplo, mira este – [math] curl (E) = – \ frac {d B} {dt}. [/matemáticas]

Aquí, el rizo del campo eléctrico está creando un campo magnético cambiante. Y se debe al hecho de que un campo eléctrico en el espacio crearía un campo magnético, cambiando con el tiempo. También hay una ecuación similar para [math] curl (B) [/ math], para el campo magnético.

Si resuelves estas ecuaciones para la fuerza, obtendrás que la fuerza sobre una partícula es la misma que la dada por la Fuerza de Lorentz.

Ahora, un cable que transporta corriente es esencialmente una serie de portadores de carga (electrones), todos moviéndose a través del cable. Esto implica que un cable no es más que una colección de cargas móviles. Como cada carga tiene su propio campo eléctrico, una carga en movimiento genera un campo magnético. Los campos de todas estas pequeñas cargas se suman, y obtenemos un campo magnético final y finito.

También puede decirlo como el hecho de que la electricidad y el magnetismo no son fuerzas separadas, son solo aspectos diferentes de la misma fuerza electromagnética. Entonces, al cambiar los marcos de referencia de aquel en el que el electrón está en reposo al marco del laboratorio, uno simplemente hace una transformación lorentz, ¡y listo! Los campos eléctricos se convierten en campos magnéticos.

En términos muy básicos, es creado por una transformación de Lorentz. Si tenemos un objeto, con distribución de carga uniforme (más o menos), y tenemos algún objeto cargado que se coloca al lado de este objeto neutral. Cuando estos objetos no se tocan, no vemos un campo electromagnético entre estos objetos, pero cuando este objeto externo comienza a moverse, ejerce una fuerza electromagnética entre estos dos objetos y, por lo tanto, se introduce un campo electromagnético. Esto se debe a una transformación de Lorentz. Una transformación de Lorentz es esencialmente una contracción de coordenadas que ocurre cuando un objeto se mueve a una velocidad mayor que [matemática] 0 [/ matemática], en relación con otro objeto. También sabemos que, en un sentido muy básico dentro de la electrostática y la electrodinámica, las “cargas opuestas se atraen”, por lo que cuando el objeto externo comienza a moverse, conoce una fuerza sobre una de las cargas ubicadas dentro del objeto estacionario. Estas cargas comienzan a moverse con los objetos en movimiento externos, y dado que ahora se mueven a una velocidad mayor que [matemática] 0 [/ matemática], se contraerán debido a una transformación de Lorentz, y la densidad de carga dentro del objeto se vuelve neta. cualquier carga se mueve con el objeto estacionario. Las transformaciones de Lorentz solo ocurren cuando se mueven con una velocidad positiva, en relación con algo, de lo contrario, a partir de nuestro marco de referencia, esta condición se cumple.

Esta es una explicación increíblemente básica, sin matemática, por lo que es posible que no explique este fenómeno tan bien como si se incluyeran las matemáticas.

Una vista alternativa: la corriente eléctrica es la creación del campo eléctrico resultante en todos los planos perpendiculares al eje de un conductor. Por lo tanto, un conductor que lleva corriente tiene un campo eléctrico al respecto, no un campo magnético.

Todo el espacio, fuera de las partículas de materia 3D básicas, está lleno de un medio universal que lo abarca todo, estructurado por cuantos de materia. Región distorsionada estructuralmente en medio universal es un campo. Los campos se clasifican según la naturaleza de sus distorsiones estructurales y se indican mediante líneas de fuerza imaginarias. Las líneas de fuerza lineales indican campo magnético y las líneas de fuerza circulares / curvas indican campo eléctrico. Una pequeña parte de un círculo grande es similar a la línea recta. Por lo tanto, un campo eléctrico con líneas de fuerza de pequeña curvatura actúa como un campo magnético y un campo magnético, cuyas líneas de fuerza tienen alta curvatura, actúan como un campo eléctrico. Ver: http://viXra.org/abs/1404.0440 .

Por lo tanto, lo que aparece como campo magnético alrededor de un conductor de corriente es, de hecho, un campo eléctrico con líneas de fuerza de pequeñas curvaturas. Como todos los campos son deformaciones estructurales en un medio universal, su clasificación es a menudo arbitraria. Ver: ‘MATERIA (reexaminada)’, http://www.matterdoc.info

Los campos magnéticos son una región imaginaria alrededor de un imán o un cable que transporta corriente o un solenoide o una carga eléctrica, etc. El campo magnético es una línea de fuerza imaginaria regular y uniforme. Se supone que las líneas de fuerza magnética emanan del polo norte de un imán, atraviesan el espacio circundante y entran al polo sur.

La carga en movimiento, como los electrones, produce un campo magnético imaginario denso y complicado que depende de la carga, la velocidad y la aceleración de la partícula. Cuando la partícula cargada está en movimiento, las líneas de fuerza magnética giran alrededor de la partícula. Dado que la corriente eléctrica que se mueve a través de un cable consiste en electrones en movimiento, cuando se combina el campo magnético de todos los electrones, entonces decimos que el cable que lleva la corriente produce un campo magnético. estas cargas producen un campo magnético a partir de la fórmula

F = q (v cruz B)

Entonces, a partir de esta fórmula, podemos decir que la carga en movimiento (que tiene cierta velocidad) y alguna carga (positiva o negativa), podemos decir que

LA CARGA EN MOVIMIENTO PRODUCE CAMPO MAGNÉTICO.

El campo magnético de un cable que transporta corriente produce un campo magnético a partir de la regla de la mano derecha. La regla de la mano derecha determina las direcciones de la fuerza magnética , la corriente convencional y el campo magnético .

Apunte su pulgar derecho en la dirección del flujo de corriente (convencional) y luego doble sus dedos alrededor del cable. Sus dedos ahora apuntan en la misma dirección que el campo magnético circular alrededor del conductor. La regla del sacacorchos de la mano derecha es una alternativa a la regla de agarre de la mano derecha .

En la vida cotidiana, los campos magnéticos se encuentran con mayor frecuencia como una fuerza creada por imanes permanentes, que atraen materiales ferromagnéticos como el hierro, el cobalto o el níquel, y atraen o repelen otros imanes. Los campos magnéticos se utilizan ampliamente en la tecnología moderna, particularmente en ingeniería eléctrica y electromecánica. La Tierra produce su propio campo magnético, que es importante en la navegación, y protege la atmósfera de la Tierra del viento solar. Los campos magnéticos giratorios se utilizan tanto en motores eléctricos como en generadores. Las fuerzas magnéticas dan información sobre los portadores de carga en un material a través del efecto Hall. La interacción de los campos magnéticos en dispositivos eléctricos como los transformadores se estudia en la disciplina de los circuitos magnéticos.

Para agregar a lo que Steven J Greenfield y otros han señalado, debe tenerse en cuenta que la energía puede almacenarse y propagarse dentro de los campos em a través del proceso de inducción. Cualquier material conductor sirve solo como guía de ondas para la propagación de tales campos em a lo largo de su longitud cercana a la velocidad de la luz. Para ver esto, considere un material que es superconductor, en cuyo caso no hay “resistencia” o campo eléctrico interno o caída de voltaje o pérdidas dentro del conductor y la onda em (campo magnético) se propaga en la superficie del conductor sin ninguna penetración en el material (efecto piel). En tal caso, no hay campo em presente dentro o a lo largo de la longitud del conductor, pero será compatible con la generación, almacenamiento y propagación de energía creada a través del proceso de inducción y servirá como guía de onda sin pérdidas internas de campo eléctrico interno. pero tendrá un gran campo magnético externo. Es el proceso de inducción aplicada externamente lo que dio lugar a los campos.

Esta no es una anomalía, sino una propiedad de la conducción de materiales. Algunos materiales favorecen los campos eléctricos (condensadores), otros campos magnéticos (ferromagnéticos) y otros por igual (resistencia). Entonces uno puede polarizar un material dieléctrico a través de la inducción y almacenar energía en el campo eléctrico eléctrico o puede hacer lo mismo y crear un imán permanente.

Como Steven J Greenfield y otros han señalado, los campos em son dinámicos y tienen que coexistir, y el proceso de inducción depende de que la energía sea ingresada desde una fuente externa para generar un campo eléctrico dinámico (crear un potencial) y este campo eléctrico cambiante a su vez da lugar a un campo magnético dentro del cual se almacena la fuente de energía externa y que luego puede propagarse a lo largo de cualquier conductor para ser transmitido a grandes distancias, en su mayoría externas a la superficie de dicho conductor, donde cualquier penetración del conductor por los campos em resulta en pérdidas (resistencia). Por lo tanto, los campos eléctricos y magnéticos coexisten de manera similar a la energía potencial y cinética.

Durante el proceso de inducción hay dos formas distintas de energía almacenadas en los campos em, a saber, energía reactiva y energía activa.

La energía reactiva solo se propaga dentro y entre (oscila) o dentro y a lo largo de la longitud del conductor y es la energía requerida para establecer y mantener los campos em. Cualquier falta de energía reactiva suficiente dará como resultado el colapso de los campos em (conocido como colapso de voltaje) y no importa si la inducción está presente o no, no se puede almacenar o transmitir energía. Esto no se aplica a las ondas de radio que son autoinducidas, autopropagantes o resonantes.

La energía activa representa la energía transmitida desde la fuente a la carga más cualquier pérdida incurrida durante la propagación o transmisión y dicha energía se propaga a través o a lo largo del conductor desde la fuente a la carga y es lo que constituye un trabajo útil que podemos aprovechar para nuestro beneficio.

Entonces, la pregunta debería ser qué da lugar a los campos em y es en gran medida el proceso de inducción dinámica donde se utiliza trabajo externo para hacer esto y dicho trabajo se transfiere, almacena, propaga y transmite dentro de los campos em a la carga y se convierte en útil trabajo. En todo esto, simplemente hemos utilizado los campos em para transferir el trabajo o la entrada de energía a través del proceso de inducción a la carga.

Todo esto existió y se logró antes de cualquier teoría; esta última es una analogía y una herramienta para ayudar a nuestra comprensión a diseñar y aprovechar de manera óptima tales fenómenos de manera segura y para nuestro beneficio. La teoría de relativamente es exactamente que supone que el movimiento relativo ya existe entre las cargas, pero dicho movimiento relativo requiere una inducción externa o aplicada y donde dicha velocidad de deriva (aleatoria) ya está presente dentro de los conductores antes de que tenga lugar una inducción externa. Por lo tanto, es en gran medida el movimiento relativo entre los campos em inductores aplicados externamente y el conductor lo que permite que la fuente de energía externa e inductora sea almacenada y propagada por los campos em establecidos dentro y alrededor del propio conductor.

Espero que esto ayude.

Los campos magnéticos se producen moviendo cargas eléctricas y los momentos magnéticos intrínsecos de partículas elementales asociadas con una propiedad cuántica fundamental, su giro. Llamamos a estas fuerzas fundamentales porque existen y no son causadas por nada más. Los fenómenos eléctricos y magnéticos están estrechamente acoplados. Puedes pensar en ellos como dos caras de la misma moneda. No es que uno cause el otro, simplemente sucede que siempre van juntos. Un campo eléctrico cambiante crea un campo magnético. Entonces, si tiene un circuito y envía corriente alterna a través de (CA = corriente alterna) para que los electrones se muevan hacia adelante y hacia atrás, crearán un campo eléctrico cambiante. Esto produce un campo magnético (porque eso es lo que hace el universo). Del mismo modo, un campo magnético cambiante crea un campo eléctrico.

La respuesta honesta y brutal es porque así es en la naturaleza. ¿Por qué los imanes se atraen y repelen? Solo lo hacen. ¿Cómo? Hay una respuesta a eso.

Pero puedo explicar más cómo se producen los campos magnéticos:

Cuando una carga eléctrica se mueve o una corriente eléctrica pasa a través de un cable, se crea un campo magnético circular.

• c Esto se puede ver con virutas de hierro o limaduras en una tarjeta que se alineará en el campo magnético cuando una corriente pase a través de un cable cercano.
• Usando convenciones estándar para la dirección de la corriente eléctrica y las líneas de fuerza magnéticas, la dirección del magnético se puede determinar por lo que se llama la regla de la mano derecha para el campo magnético. Donde apuntas tu pulgar hacia la dirección actual mientras tus dedos redondeados muestran los campos magnéticos.
• La dirección del campo magnético también se puede demostrar mediante el uso de brújulas.

¡Salud!