Магнитное поле как релятивистский эффект.

Основываясь на постулатах теории относительности и на инвариантности электрического заряда, можно показать, что магнитное взаимодействие зарядов и токов является следствием закона Кулона.

Покажем это на примере заряда, движущегося параллельно бесконечному прямому току.

Рис. 23.13

Рис. 23.11

Пусть имеются в системе отсчета две практически совмещенные друг с другом бесконечные цепочки, образованные зарядами одинаковой величины, но разных знаков, движущимися в противоположные стороны с одинаковой скоростью (рис. 23.13)

Пусть заряд , с которым система , движется со скоростью .

Рис. 23.14

В системе (относительно заряда ) отрицательные заряды движутся с большей скоростью, чем положительные. Следовательно, за счет лоренцева сокращения (см. часть 1. Механика) отрицательные заряды будут расположены гуще, а положительные - реже. Отсюда наша цепочка оказывается, заряжена отрицательно. Плотность отрицательных зарядов больше (рис. 23.14). Избыточный заряд создает электрическое поле , которое действует на положительный заряд с силой , направленной к цепочке. Эта сила называется магнитной (она же при другом подходе – сила Лоренца , см. п. 1)

Другой пример. Имеется плоский конденсатор с поверхностной плоскостью заряда и напряженностью поля (рис. 23.15а).

При движении конденсатора относительно т. О системы вдоль оси со скоростью размер пластины конденсатора вдоль уменьшится согласно . Плотность зарядов увеличится , соответственно увеличится напряженность поля конденсатора ,

,

то есть поле, перпендикулярное направлению движения увеличивается ( )

Рис. 23.15б

Рис. 23.15а

Заметим, что при движении конденсатора так, что поле параллельно скорости, размеры пластин не изменяются и поле остается постоянным (рис. 23.15б)