Помогите разобратся с силой Лоренса

[T-bin]

помогите пожалуйста разобраться (учусь на втором курсе и только сейчас понял что ничего не понимаю про силу Лоренса)
Не могу понять почему в уравнении силы Лоренса: F= qυB sin(α) так важна относительная скорость пробной частицы(частицы наблюдения), если же магнитное поле создается движущимися частицами, то вопрос в том относительно чего должна двигается пробная частица чтобы на нее действовала данная сила. И возможно ли вращение на месте ,если допустим проводник с током ,создающий магнитное поле, сам имеет скорость относительно системы лаборатории(наблюдателя), а наша заряженная частица в этой же системе недвижима в начальный момент времени.

И еще говорят что энергия запасаемая индуктивной катушкой принадлежит именно магнитному полю, но по моим представлениям она запасается именно во вращательном движении самих электронов на которые действует сила Лоренса, в тот момент когда ЕДС перестает действовать ,плавно происходит обратный эффект отдачи из вращательного движения частиц в поступательное движение источников магнитного поля(то есть разгон самих ядер атомов метала из которого сделана индуктивность и электронов проводимости), я не прав?

[Iliya]

На самом деле магнитного поля нет... Есть только релятивстские эффекты от движения зарядов... Читайте Фейнмана, вообщем.

[Munin]

T-bin в сообщении #182327 писал(а):

помогите пожалуйста разобраться (учусь на втором курсе и только сейчас понял что ничего не понимаю про силу Лоренса)

Во-первых, попробуйте читать самостоятельно книги. Про силу Лоренца рассказано во всех курсах по общей физике и во всех отдельных учебниках по электричеству и магнетизму. Что хотите берите: Парселла, Савельева, Тамма... Книги вам (в электронном виде) доступны?

T-bin в сообщении #182327 писал(а):

Не могу понять почему в уравнении силы Лоренса: F= qυB sin(α) так важна относительная скорость пробной частицы(частицы наблюдения),

Ну просто эта сила так устроена. Некоторые силы (например, сила тяготения) зависят от положения частицы. А некоторые - оказывается, от скорости.

T-bin в сообщении #182327 писал(а):

если же магнитное поле создается движущимися частицами, то вопрос в том относительно чего должна двигается пробная частица чтобы на нее действовала данная сила.

Вопрос хороший. На него есть два ответа: упрощённый и полный. Упрощённый ответ состоит в том, что в электричестве и магнетизме не всё так просто с относительностью движения, и электрическое и магнитное поле измеряются в некоторой неподвижной лаборатории. Именно скорость относительно этой же неподвижной лаборатории входит в формулу силы Лоренца.

Полный ответ возникает, если изучить специальную теорию относительности (СТО). В этой теории рассказывается очень интересная деталь: электрическое и магнитное поле, если их измерять с движущейся частицы, будут "выглядеть" (будут измерены приборами) другие, чем при измерении неподвижными приборами в неподвижной лаборатории. Так что относительно движущейся частицы скорость пробной частицы меняется, но меняется и электрическое и магнитное поле вокруг неё, так что суммарное влияние на неё электростатической силы qE и силы Лоренца остаётся тем же самым. К сожалению, СТО входит в программу изучения в очень немногих вузах, но вы её можете изучить самостоятельно.

T-bin в сообщении #182327 писал(а):

И возможно ли вращение на месте ,если допустим проводник с током ,создающий магнитное поле, сам имеет скорость относительно системы лаборатории(наблюдателя), а наша заряженная частица в этой же системе недвижима в начальный момент времени.

Я не понял, при чём тут вращение на месте, но если проводник с током сам имеет скорость, то он создаёт ещё и (слабенькое, в отношении $v/c$) электрическое поле. И оно влияет на неподвижную заряженную частицу.

T-bin в сообщении #182327 писал(а):

И еще говорят что энергия запасаемая индуктивной катушкой принадлежит именно магнитному полю, но по моим представлениям она запасается именно во вращательном движении самих электронов на которые действует сила Лоренса, в тот момент когда ЕДС перестает действовать ,плавно происходит обратный эффект отдачи из вращательного движения частиц в поступательное движение источников магнитного поля(то есть разгон самих ядер атомов метала из которого сделана индуктивность и электронов проводимости), я не прав?

Да, вы неправы. "Индуктивная инерция" электронов в проводе намного превышает их механическую инерцию - примерно в число Авогадро раз. А уж ядра атомов металла вообще никуда не разгоняются, а остаются неподвижными на протяжении всего опыта.

Добавлено спустя 18 минут 7 секунд:

Iliya в сообщении #182349 писал(а):

На самом деле магнитного поля нет... Есть только релятивстские эффекты от движения зарядов... Читайте Фейнмана, вообщем.

Магнитное поле - это релятивистский эффект от движения зарядов, но нельзя говорить, что его нет.

[T-bin]

Munin писал(а):

Я не понял, при чём тут вращение на месте, но если проводник с током сам имеет скорость, то он создаёт ещё и (слабенькое, в отношении $v/c$) электрическое поле. И оно влияет на неподвижную заряженную частицу.


Да, вы неправы. "Индуктивная инерция" электронов в проводе намного превышает их механическую инерцию - примерно в число Авогадро раз. А уж ядра атомов металла вообще никуда не разгоняются, а остаются неподвижными на протяжении всего опыта.

Ну изначально я думал что сила лоренца действует во всех системах, по етому мне показалось логичным что заряды стоящие в близи проводников с током будут вращатся на месте под действием силы лоренца, а оказалось что и тут ОТО свою руку приложило (не кто про это не рассказывал), одно дело понять относительность скорости фотонов(это обосновано логически что фотон не существует без движения), а другое дело относительность в действии абсолютно видимых сил которые каждый день применяются в технике...а представите построить генератор который черпает энергию из вращения частиц имеющих скорость в магнитном поле - пол планеты без света, жесть)))

На счёт катушки с током вы меня неправильно поняли, я имел ввиду не вращение электронов по радиусу катушки , а по своему ларморовскому радиусу, совсем другая инерция...я даже не смел подумать на инерции тока в проводнике - иначе какой смысл заматывать в катушку))

[Munin]

T-bin в сообщении #182376 писал(а):

а оказалось что и тут ОТО свою руку приложило

Всё-таки не ОТО, а СТО. Не путайте эти теории, они совсем разные, очень жаль, что за ними закрепились похожие названия.

T-bin в сообщении #182376 писал(а):

одно дело понять относительность скорости фотонов(это обосновано логически что фотон не существует без движения), а другое дело относительность в действии абсолютно видимых сил которые каждый день применяются в технике...

Да, это довольно забавно - узнать, что привычные силы электричества и магнетизма сильно завязаны на СТО. Из того, что я назвал, это рассказано в Парселле "Электричество и магнетизм".

T-bin в сообщении #182376 писал(а):

На счёт катушки с током вы меня неправильно поняли, я имел ввиду не вращение электронов по радиусу катушки , а по своему ларморовскому радиусу, совсем другая инерция...

Тогда распишите поподробней. И вот этого: "а представите построить генератор который черпает энергию из вращения частиц имеющих скорость в магнитном поле - пол планеты без света, жесть" - я тоже не понял.

[T-bin]

Munin писал(а):

.
Тогда распишите поподробней. И вот этого: "а представите построить генератор который черпает энергию из вращения частиц имеющих скорость в магнитном поле - пол планеты без света, жесть" - я тоже не понял.

Вот одна из возможных проблем ,наверное выходящая за рамки обыденного мироощущения обычного человека (фантастика...) - термоядерная электростанция использует этот эффект, там плазма двигаться с релятивистскими скоростями по тороиду ,закручиваясь ,а тороедные катушки создают магнитное поле таким образом появляется сила Лоренца внутри плазмы что ее и помогает удержать, а теперь представьте что вы космонавт и полетели на марс с не менее большими скоростями...для вашей реальности все электростанции взорвались, плазму не удалось удержать . Да в общем я не знаю с какой скорость нужна двигаться относительно станции чтобы "ощутить" действие СТО на себе, может и перелета по ходу вращения земли будет достаточно...
А на счёт катушки объяснить не смогу.

[Munin]

T-bin в сообщении #182512 писал(а):

термоядерная электростанция использует этот эффект, там плазма двигаться с релятивистскими скоростями по тороиду

Ой, нет. Температура там высокая, а вот релятивистской скорости плазмы нет. Незачем.

T-bin в сообщении #182512 писал(а):

а теперь представьте что вы космонавт и полетели на марс с не менее большими скоростями...для вашей реальности все электростанции взорвались, плазму не удалось удержать

Я уже сказал, что поля меняются, но суммарная сила остаётся. По сути, вся СТО - теория о том, что явления не меняются, несмотря на то, что меняются поля, расстояния и другие способы описания явлений. Так что если поля "для одной реальности" (для одной системы отсчёта) были достаточны, то они и "для другой реальности" (для другой системы отсчёта) будут достаточны.

[T-bin]

Как же может оставаться сила если в реальности движущегося наблюдателя кусок плазмы вообще недвижим в магнитном поле(которое как нестранно остается так как создано оно не одной частицей.
Fл = qυB sin α - нету скорости относительно системы лаборатории (наблюдателя)
значит сила =0 иначе формула теряет здоровый смысл. А раз нету этой силы значит нету помощи в удержании и так нестабильной плазмы...

Высокая температура = ощутимо больше масса частиц = релятивистская скорость
а разгоняют плазму мощными высоковольтными разрядами, и фотонами – релятивистская скорость... скорости в 99.9999%С – это уже с приставкой ультра и там их действительно нету.

[Munin]

T-bin в сообщении #182537 писал(а):

Как же может оставаться сила

У, это сложный вопрос. Почитайте Парселла или учебники по СТО (например, Ландау, Лифшиц "Теория поля").

T-bin в сообщении #182537 писал(а):

Fл = qυB sin α - нету скорости относительно системы лаборатории (наблюдателя)

Я повторяю то, что уже сказал: речь идёт о сумме двух сил: электростатической и Лоренца. Кстати, освойте тег math для написания формул - за его неиспользование тут шпыняют, и правильно делают.

T-bin в сообщении #182537 писал(а):

Высокая температура = ощутимо больше масса частиц = релятивистская скорость

Нет, это всё разные вещи, и не стоит писать между ними знак равенства. Под скоростью вещества (в том числе плазмы) понимают скорость его упорядоченного движения, а не теплового. Если тепловое движение частиц релятивистское и приводит к "ощутимому увеличению массы", то это назывется не просто высокой температурой, а температурой релятивистской. До неё далеко и в термоядерных реакторах, и в недрах звёзд, она встречается только в гораздо более бурных процессах: падение вещества на чёрные дыры и выброс струй, коллапс сверхновых, Большой Взрыв. Простой пример для оценки: температура в центре Солнца 15 млн К, температура в реакторе ITER будет достигать 200 млн К, а релятивистская температура электронного газа (входящего в состав обычной плазмы) - 5 млрд К и выше.

[MOPO3OB]

Iliya писал(а):

На самом деле магнитного поля нет... Есть только релятивстские эффекты от движения зарядов... Читайте Фейнмана, вообщем.

Энергию магнитного поля можно ассоциировать с кинетической энергией ЭМ поля.
....но тут есть подводный камень... нельзя придать смысл движени поля (однородного)

...читайте Фейнмана.
стати магнитное поле есть, но оно релятивистский эффект..

Где лежит энергия катушки легко проверяется. , намотаем "бифилярную" катушку у нее нет магнитного поля, а электроны движутся по-прежнему. Замасти заметную энергию такой катушкой невозможно (индуктивность нулевая)...а электроны конечно имеют энергию, но их скорость мала, да и масса тоже.