Strona głównaPytania → Pole elektryczne czy magnetyczne?

Pole elektryczne czy magnetyczne?

Pytanie

Pyta Patryk

Czy to prawda, że pole magnetyczne wokół przewodnika z prądem jest wynikiem ruchu ładunków, które doświadczają relatywistycznego skrócenia długości, które z kolei powoduje nadmiar danego ładunku na jednostkowym odcinku? Innymi słowy, czy pole magnetyczne to pole elektryczne tylko badane z innej perspektywy?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Łatwiej będzie rozważyć inny przykład: jeśli ładunek punktowy spoczywa względem przyrządów pomiarowych, to obserwujemy jedynie pole elektryczne (Coulomba), a nie obserwujemy magnetycznego. Jeśli ładunek ten zacznie się poruszać względem przyrządów, to mierzone pole elektryczne zacznie być zmienne w czasie, i pojawi się również zmienne w czasie pole magnetyczne. Jeśli jednak przyrządy zaczną się poruszać razem z ładunkiem (z tą samą prędkością), to znów zaobserwujemy jedynie pole elektryczne.

Tak więc niektóre pola magnetyczne są istotnie polami elektrycznymi, tylko badanymi z innej perspektywy, tj. z innego układu odniesienia. Jednak nie każde pole magnetyczne da się sprowadzić do elektrycznego przez zmianę układu odniesienia. Na przykład płaska fala elektromagnetyczna w każdym układzie odniesienia będzie zawierała nieznikające pola elektryczne i magnetyczne.

Wytwarzanie pola magnetycznego jest związane z ruchem, oraz stosunkiem prędkości tego ruchu do prędkości światła. Można je więc czasem powiązać z relatywistycznymi efektami opóźnienia czasu lub skrócenia długości, chociaż konkretny przykład powiązania podany w zadanym pytaniu jest jednak nieprawdziwy. Warto także podkreślić, że opisane zjawiska zjawiska są przejawem relatywistycznej niezmienniczości równań Maxwella (opisujących zachowanie pół elektrycznych i magnetyczneych), i właśnie analiza tych równań oraz ich konsekwencji (w szczególności zjawisk wspomnianych wyżej) była ważnym czynnikiem prowadzącym do sformułowania szczególnej teorii względności.