Strona głównaPytania → Czy elektrony oddziałują na siebie...

Czy elektrony oddziałują na siebie magnetycznie?

Pytanie

Pyta Artur

Czy dwa poruszające z tą samą prędkością elektrony (równolegle, w tę samą stronę ) oddziałują na siebie siłą magnetyczną? Jeśli tak, to dlaczego ?

Odpowiedź

Odpowiada Andrzej Okołów

Tak, oddziałują magnetycznie. Nazwijmy jeden z elektronów elektronem A, a drugi elektronem B. Elektron A poruszając się wytwarza pole magnetyczne prostopadłe do kierunku ruchu elektronu B, na skutek czego na elektron B działa siła Lorentza (czyli „siła magnetyczna”). I na odwrót, elektron B poruszając się wytwarza pole magnetyczne, które generuje siłę Lorentza działającą na elektron A.

Alternatywnie można to zjawisko opisać odwołując się do transformacji Lorentza pola elektromagnetycznego. Otóż w układzie, w którym obydwa elektrony spoczywają, istnieje jedynie pole elektryczne i w tym układzie elektrony odziałują jedynie za pośrednictem tego pola. Przechodząc do układu, w którym elektrony się poruszają, musimy dokonać transformacji Lorentza pola elektrycznego. Okazuje się, że w wyniku tej transformacji w układzie, w którym elektrony się poruszają obok pola elektrycznego (o innej wartości niż pole elektryczne w układzie spoczynkowym elektronów) pojawia się pole magnetyczne odpowiedzialne za pojawienie się siły Lorentza.

Na zakończenie rozważmy dwa równoległe przewodniki, w których w tym samym kierunku płynie prąd elektryczny. Wiadomo, że w tej sytuacji  prąd płynący w jednym z przewodników wytwarza pole magnetyczne, które oddziałuje na prąd płynący w drugim przewodniku i vice versa. Ale owe prądy płynące przewodnikach to nic innego jak poruszające się elektrony. Zatem oddziaływanie magnetyczne równoległych przewodników  z prądem jest sumarycznym efektem oddziaływania magnetycznego poszczególnych par elektronów – parę taką tworzą elektrony poruszające się w tym samym kierunku w różnych przewodnikach. Gdyby więc dwa poruszające się w tym samym kierunku elektrony nie oddziaływały magnetycznie nie obserwowalibyśmy magnetycznego oddziaływania dwóch równoległych przewodników z prądem.