2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4  След.
 
 Вопрос про магнитное поле.
Сообщение29.12.2010, 19:03 


12/01/10
22
Не могу понять кое-что про движущуюся заряженное частицу, а точнее про создаваемое ею магнитное поле. За счет чего линии этого поля имеют противоположенные направления "слева" и "справа" от движущейся "вперед" частицы (надеюсь понятно про стороны :-) )? Я еще могу представить (хотя, скорее всего неправильно), как за счет изменения электрического поля создается магнитное, перпендикулярное направлению движения, но не понимаю почему, вроде бы, одинаково изменяющееся с разных "сторон" электрическое поле порождает разнонаправленное магнитное.
На всякий случай скажу, что про электромагнетизм я читал только в школьных учебниках, но там ответа на свой вопрос не нашел.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение29.12.2010, 20:17 
Заблокирован


20/03/10

743
Новокузнецк
Магнитное поле является вихревым, т.е. у него (вернее у силовых линий, изображающих поле) нет начала и нет конца. Каждая силовая линия замыкается сама на себя. Так же как «… у кольца начала нет, и нет конца…».
Вот рисунки магнитного поля, создаваемого прямым проводником с током. Это поле создаётся множеством зарядов, движущихся в проводнике.
Для отдельного движущегося электрического заряда картинка будет немного посложней, но в плоскости, перпендикулярной к направлению движения заряда, силовые линии будут иметь такой же вид.

Изображение
Изображение
А вот изображение полей, создаваемых витком и катушкой.
Изображение
Изображение
Рисунки взяты здесь
http://electrono.ru/elektromagnetizm-i-elektromagnitnaya-indukciya/17-magnitnoe-pole-provodnika-s-tokom-i-sposoby-ego-usileniya
Обратите внимание на то, что направление линий внутри соленоида (так называют катушку с током) противоположно направлению линий снаружи.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение29.12.2010, 20:52 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/08
2736
Физтех
Ну а, собственно, вопрос, как я понял, -- в чем причина выделенности направления магнитных линий? (по часовой/ против часовой отн. направления движения заряда) Ведь по логике разницы нет, а разница есть. Может быть это просто такой вот закон природы, не более и не менее.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение29.12.2010, 21:25 
Заблокирован


08/01/09

1098
Санкт - Петербург
ShMaxG в сообщении #393475 писал(а):
в чем причина выделенности направления магнитных линий? (по часовой/ против часовой отн. направления движения заряда)

Это принято по договорённости. Движущиеся заряды (токи), создают магнитное поле (особая форма материи ...). Магнитное поле действует на виток с током или магнитную стрелку. За направление линии индукции магнитного поля принято направление вдоль магнитной стрелки от её южного полюса к северному.
ShMaxG в сообщении #393475 писал(а):
Может быть это просто такой вот закон природы, не более и не менее.

Закон есть, но направление выбираем мы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение29.12.2010, 21:35 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/08
2736
Физтех
Я может быть не правильно выразился... Не то чтобы что-то там именно по часовой, а не против часовой (или наоборот) вращается... А, собственно, почему вдруг какое-то "вращение" появляется? В чем причина завихренности линий?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение29.12.2010, 21:39 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
11536
clerkx в сообщении #393417 писал(а):
Не могу понять кое-что про движущуюся заряженное частицу, а точнее про создаваемое ею магнитное поле.

А вы поле покоящейся частицы создайте, да и Лоренцем его, Лоренцем! :D

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение29.12.2010, 22:14 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Почитайте замечательную книжку
Парселл "Электричество и магнетизм"
(второй том Берклеевского курса физики).

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение29.12.2010, 22:14 
Заблокирован


20/03/10

743
Новокузнецк
ShMaxG в сообщении #393475 писал(а):
Ну а, собственно, вопрос, как я понял, -- в чем причина выделенности направления магнитных линий? (по часовой/ против часовой отн. направления движения заряда) Ведь по логике разницы нет, а разница есть. Может быть это просто такой вот закон природы, не более и не менее.

Clerkx, как я понял, просто не понял «правила буравчика».
А вот Ваш вопрос, конечно, очень интересный!
В нашем мире существует ассиметрия физических законов. То есть, сами законы симметричны относительно зарядов, хиральности (зеркальности) и даже направления времени. Да вот только наблюдаемые явления несимметричны.
Так вот, для полноты симметрии в нашем мире нехватает антивещества (антиматерии).
С учётом антиматерии законы природы будут полностью симметричны. Так утверждает CPT-теорема, согласно которой если поменять заряды, вывернуть зеркально пространство, и пустить время вспять, то законы физики не изменятся.
Применительно к обсуждаемой теме — если электрон заменить позитроном (который антиэлектрон), то направление магнитных линий изменится на противоположное.

-- Чт дек 30, 2010 03:05:10 --

ShMaxG в сообщении #393508 писал(а):
Я может быть не правильно выразился... Не то чтобы что-то там именно по часовой, а не против часовой (или наоборот) вращается... А, собственно, почему вдруг какое-то "вращение" появляется? В чем причина завихренности линий?

То же очень интересный вопрос!

(Оффтоп)

Тут знатоки-математики скажут Вам, что всё объясняется уравнениями Максвелла. Беда только в том, что уравнения эти описывают явления, но не объясняют их. Более того, физики, в частности Р. Фейнман, даже гордятся тем, что многие явления непостижимы. Вот есть формулы, мы по ним считаем, и всё сходится!!! И, вроде, этого достаточно.

Линий-то в природе не существует. Это мы их придумали для своего удобства.
Силовая линия показывает направление появляющейся силы, которая перпендикулярна двум другим перпендикулярным векторам — направлению движения заряда, и радиус-вектору в плоскости перпендикулярной этому движению.
Короче, искомый вектор является векторным произведением двух других векторов. Правая или левая связка произведения берётся из практики (в общем-то условно).
Чтобы наглядно прочувствовать эту перпендикулярность сил проведите опыт с велосипедным колесом.
Снимите колесо с велосипеда. Держите его за ось двумя руками с двух сторон. Попросите кого-нибудь раскрутить колесо. Попробуйте теперь повернуть куда-нибудь колесо за ось. Силы инерции будут препятствовать такому повороту, но совсем не так, как мы интуитивно ожидаем. То есть, мы захотим повернуть колесо влево-вправо, а оно будет (по инерции) препятствовать повороту в другом направлении (плоскости), пытаясь лечь набок, и наоборот, но всегда перпендикулярно нашим усилиям!
Так может быть, заряды то же имеют какое-то собственное внутреннее вращение?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение29.12.2010, 23:37 


02/12/10
44
За счет чего линии этого поля имеют противоположенные направления "слева" и "справа" от движущейся "вперед" частицы?
А они и не имеют противоположного направления, относительно направления движения частицы.
Просто если вы смотрите на частицу "спереди" ,то в одну сторону, для вас, а если "сзади" то в противоположную. Например если посмотреть на вентилятор сзади, то лопасти крутиться ,допустим по часовой, а если вы посмотрите спереди то против часовой.
Грубо говоря, если вы будите смотреть в спину уходящего тока, махая ему в след платочком, то магнитные силовые линии будут иметь направление по часовой стрелки (принято условно).

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение29.12.2010, 23:44 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Ponchik в сообщении #393547 писал(а):
Так может быть, заряды то же имеют какое-то собственное внутреннее вращение?

Всё намного проще. Магнитное поле - не вектор, а бивектор (точнее, даже 2-форма, но в это лезть не обязательно), просто в трёхмерном пространстве бивекторы эквивалентны векторам, которые можно сопоставить бивектору по правилу правой руки или буравчика. Но в бивекторном представлении у магнитного поля нет никакого вымышленного вращения. Оно и возникает от движущихся зарядов (и токов), и действует на движущиеся заряды (и токи), в соответствии со своей бивекторной природой.

W. L. Burke. Div, grad, curl are dead. (web draft II, October 1995).

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение30.12.2010, 05:53 


12/01/10
22
Ponchik
Спасибо, но вы неправильно поняли мой вопрос, вот ShMaxG правильно понял :-).
Ponchik в сообщении #393547 писал(а):
Линий-то в природе не существует. ... Силовая линия показывает направление появляющейся силы
Вот, даже если силовые линии - это абстракция, то действие силы объективно и я не понимаю почему эта сила несимметрична (не знаю, насколько этот термин здесь подходит, но, надеюсь понятно, что я имею ввиду), как у потенциальных полей. Есть ли какие-то свойства самой частицы или процессы, происходящие с меняющимся электрическим полем, которые являлись бы причиной именно такого поведение магнитного поля?

Munin
Munin в сообщении #393602 писал(а):
Магнитное поле - не вектор, а бивектор (точнее, даже 2-форма, но в это лезть не обязательно), просто в трёхмерном пространстве бивекторы эквивалентны векторам, которые можно сопоставить бивектору по правилу правой руки или буравчика. Но в бивекторном представлении у магнитного поля нет никакого вымышленного вращения.

А возможно ли это объяснить более простыми словами? :-) Или это, в том числе, объясняется в "Электричестве и магнетизме"?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение30.12.2010, 09:46 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
clerkx в сообщении #393665 писал(а):
А возможно ли это объяснить более простыми словами? Или это, в том числе, объясняется в "Электричестве и магнетизме"?

Это объясняется у Бёрке. У Парселла (книги с названием "Электричество и магнетизм" писали многие авторы) используется обычное представление силовыми линиями, зато наглядно объяснено, как выглядит поле неподвижного и движущегося заряда, и где там и откуда магнитное поле.

Более простыми словами... я не знаю, куда уж проще. Другое дело, что я не объяснял ещё ничего, а просто сослался на книжку. Она такая простая, что конкурировать с её ясностью я не хочу, тем более пересказывая её же.

clerkx в сообщении #393665 писал(а):
Вот, даже если силовые линии - это абстракция, то действие силы объективно и я не понимаю почему эта сила несимметрична (не знаю, насколько этот термин здесь подходит, но, надеюсь понятно, что я имею ввиду), как у потенциальных полей.

Она не несимметрична. Та "несимметрия", которая возникает, когда вы от движущегося заряда переходите к его магнитному полю, компенсируется той "несимметрией", которая возникает при переходе от магнитного поля к силе, действующей на заряд. Можно заменить везде $B\to-B,$ одновременно поменять знаки в формулах, описывающих возникновение магнитного поля и его действие на заряды, и физически никаких результатов не изменится: при одном и том же движении зарядов они будут испытывать те же самые силы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение30.12.2010, 14:46 
Заблокирован


20/03/10

743
Новокузнецк
Я ж говорил, что математики всё “объяснят” уравнениями!!! Так оно и вышло!
Уважаемый Munin “объяснил” данное явление более подробным (по сравнению с буравчиком) математическим описанием, типа «те же яйца, вид сверху», но не прояснил его физический смысл.
Munin в сообщении #393602 писал(а):
Ponchik в сообщении #393547 писал(а):
Так может быть, заряды то же имеют какое-то собственное внутреннее вращение?

Всё намного проще. Магнитное поле - не вектор, а бивектор (точнее, даже 2-форма, но в это лезть не обязательно), просто в трёхмерном пространстве бивекторы эквивалентны векторам, которые можно сопоставить бивектору по правилу правой руки или буравчика. Но в бивекторном представлении у магнитного поля нет никакого вымышленного вращения. Оно и возникает от движущихся зарядов (и токов), и действует на движущиеся заряды (и токи), в соответствии со своей бивекторной природой.
W. L. Burke. Div, grad, curl are dead. (web draft II, October 1995).

А кто тут сказал, что у магнитного поля нет есть никакого вымышленное вращение?
Пальчиком покажите!
Ведь сказано было заряды тоже имеют какое-то собственное внутреннее вращение.

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение30.12.2010, 14:53 


12/01/10
22
Munin
Munin в сообщении #393682 писал(а):
компенсируется той "несимметрией", которая возникает при переходе от магнитного поля к силе, действующей на заряд.

На тот же самый заряд, который создает магнитное поле? А какая на него действует сила, если он, например, движется равномерно и прямолинейно? Или вы имеете ввиду, что сила действует на пробный заряд? И я не понял какая при переходе от поля к силе возникает "несимметрия"?

 Профиль  
                  
 
 Re: Вопрос про магнитное поле.
Сообщение30.12.2010, 15:44 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Ponchik в сообщении #393786 писал(а):
Я ж говорил, что математики всё “объяснят” уравнениями!!!

Где вы у меня увидели уравнения? Я говорил о рассмотрении принципиально нового математического объекта: не вектора, а бивектора.

Ponchik в сообщении #393786 писал(а):
Уважаемый Munin “объяснил” данное явление более подробным (по сравнению с буравчиком) математическим описанием, типа «те же яйца, вид сверху», но не прояснил его физический смысл.

Физический смысл станет очевиден, если вы попытаетесь посмотреть, как будет выглядеть обсуждаемый бивектор, например, вокруг провода с током. Он будет составлен компонентами, отображающими направление тока и расстояние от текущей точки до элемента тока, совершенно естественным образом. Никакого "буравчика" не остаётся и в помине, и никаких связанных с ним загадок - тоже.

Ponchik в сообщении #393786 писал(а):
Ведь сказано было заряды тоже имеют какое-то собственное внутреннее вращение.

Имеют (заряженные частицы имеют спин), но вот к обсуждаемому вопросу это абсолютно никак не относится.

clerkx в сообщении #393788 писал(а):
На тот же самый заряд, который создает магнитное поле?

Нет, на другой.

clerkx в сообщении #393788 писал(а):
И я не понял какая при переходе от поля к силе возникает "несимметрия"?

Формула Лоренца $\mathbf{F}=q[\mathbf{vB}].$

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 55 ]  На страницу 1, 2, 3, 4  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group