¿Por qué el campo magnético depende de la velocidad de los electrones?

Primero; el campo magnético es una fuerza que (como cualquier otra fuerza) se rige por la ley de movimiento de Newton, la fuerza es masa x aceleración. Segundo; el campo magnético es una fuerza entre (solo) cargas móviles, principalmente electrones. Cuando la distancia relativa entre las cargas es fija … (caso estático) esta fuerza está a lo largo de la línea que une dos cargas y está dada por la ley de Coulomb … que es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado del distancia entre ellos Tercero; El efecto de la fuerza (la aceleración) se retrasa en el tiempo y no es instantáneo. Esto no es importante cuando los cargos son estáticos. Pero cuando las cargas se mueven, hay un retraso y el problema se describe por un “potencial de Coulomb retrasado”. La velocidad de este efecto es la de la luz c en el vacío. Cuando haces cálculos algebraicos simples (ver referencias más abajo), descubres que la fuerza retardada de Coulomb tiene un nuevo componente que es normal a la dirección del movimiento. Esta es la ‘fuerza del campo magnético’. Entonces, para las cargas en movimiento, hay dos componentes para la fuerza, uno a lo largo de la línea que une las dos cargas y otro normal a la dirección del movimiento (de una carga con respecto a la otra). La nueva fuerza es un efecto secundario y, por lo tanto, mucho más pequeña que la fuerza estática. Pero si la velocidad relativa se acerca a c, toda la fuerza es magnética y las cargas no ven fuerzas estáticas. Esto es opuesto al caso a velocidad relativa cero donde las cargas no ven ninguna fuerza magnética.

Este proceso no necesita relatividad y reproduce exactamente los mismos resultados. Para más detalles, consulte las referencias a continuación: es una raíz alternativa. Hay un resultado extraño de estas matemáticas. La fuerza potencial retardada se dirige hacia la posición ‘instantánea’ de las partículas y no hacia la posición retardada. Es decir, la magnitud se modifica según las nuevas posiciones dictadas por el movimiento, ¡mientras que las direcciones son como si no hubiera movimiento! Encuentro este resultado difícil de comprender, y me da miedo si tiene que ver con la acción “aparente” a distancia.

Solo para completar la imagen. La fuerza magnética es normal a la velocidad, no puede hacer que las partículas aumenten o disminuyan su energía cinética, ya que necesita una fuerza a lo largo del movimiento para hacerlo. En cierto sentido, esto es similar a la fuerza centrífuga / centrípeta (en mecánica) de ser normal a la dirección del movimiento y no causa ningún cambio en la energía cinética de las partículas en movimiento. Tales fuerzas normales solo cambian la dirección del movimiento … como un par de torsión en la partícula si lo desea. Tenga en cuenta también que, dado que la fuerza de gravedad es del tipo cuadrado inverso y también avanza en c, también tiene un potencial retardado aquí.

ver utexas.edu ¿Potenciales avanzados? . y Potencial retardado y avanzado, y teoría del absorbedor Wheeler-Feynman, y el capítulo 19 del libro de Panofsky-Phillips, “Electricidad y magnetismo“.

Porque el “campo magnético” es realmente un efecto del movimiento de la carga eléctrica y la relatividad.
Le señalaré mi respuesta dada a “¿Por qué la corriente eléctrica produce un campo magnético?”
La respuesta de Steven J Greenfield a ¿Por qué una carga en movimiento produce un campo magnético a su alrededor?

Luego recuerde que la corriente es el número de electrones que fluyen más allá de un punto dado. Entonces, si tienes electrones más rápidos, más se están moviendo más allá de ese punto, si la cantidad de electrones es la misma.

No lo hace. Depende de la cantidad de corriente, que es la cantidad de electrones que van en la misma dirección en un período de tiempo determinado.

Si se pregunta por qué la fuerza de un campo magnético depende de la cantidad de corriente, entonces la respuesta más simple es que es la propiedad observada de los electrones en movimiento, así como la gravedad es la propiedad observada de la masa.

Supongo que querías decir “por qué el campo magnético afecta la trayectoria del electrón dependiendo de su velocidad” en cuyo caso debo responder que la fuerza que actúa sobre ellos es proporcional al producto vectorial del campo magnético y la velocidad de los electrones, el producto vectorial da un vector que es perpendicular a los vectores siendo operado y al seno del ángulo entre ambos.

Si, por otro lado, debo responder la pregunta de inmediato, entonces se refería al campo magnético “debido” a la trayectoria del electrón, en cuyo caso la respuesta debería ser que el campo magnético es proporcional a la corriente, cuanto mayor sea la velocidad del electrón, mayor será la corriente, entonces el campo inducido.

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