Магнитные линии

[vovannoviy]

Меня недавно заинтересовал вопрос как образуются магнитные линии и, к своему удивлению, ни на каких научных сайтах я не нашел ответ. На одном сайте меня даже отсылали к школьному учебнику, но в учебнике ничего подобного нет))))
Я прекрасно помню со школы теорию о том, как возникает магнитное поле в магнитах и проводниках и что оно является частью электромагнитного поля. Фотон - квант ЭМ поля и гипотетическая частица-переносчик ЭМ взаимодействия. На словах вроде звучит все понятно, однако я не смог это представить, хотя воображение у меня отличное.
Например, я не могу представить как образуются магнитные линии. Как они выглядят все знают


И любой может увидеть, рассыпав возле магнита металлические опилки.
Но как эти линии образуются? Что, фотоны летят по таким траекториям и силой заставляют опилки выстраиваться в дугообразные линии? Вопрос, конечно, глупо звучит, но я просто пытаюсь представить в уме какой процесс на микроуровне создает это макроскопиское явление.
Также мне не понятно как происходит отталкивание и притяжение? Допустим две положительно заряженные стеклянные палочки отталкиваются, что при этом происходит с точки зрения квантовой механики? Фотоны излучаются каждой палочкой и бомбардируют другую палочку, отталкивая их друг от друга? А в случае притяжения что происходит? Тут у меня полный ступор.
Тоже самое с магнитами - что происходит на микроуровне при притяжении и отталкивании магнитов или двух проводов с током?
Мне также не понятно явление сверхпроводимости с этой же точки зрения. Но оно видимо еще сложнее.
Честно говоря, чувствую себя дураком, раз после школы и университета, даже заняв второе место на олимпиаде по физике в школе, я не понимаю природу электромагнетизма

[kw_artem]

Это всего лишь абстрактное понятие. И правильно, что к учебнику отсылали. Все там есть. Магнитная линия -- это воображаемая линия, в каждой точке которой касательная к этой линии совпадает по направлению с вектором магнитной индукции. Служит для удобства, чтобы графически изобразить стационарное магнитное поле.

[vovannoviy]

kw_artem,
не надо мне пересказывать учебник. Вы на вопросы ответьте.

[kw_artem]

А чем же Вам учебник то не угодил!? Вы правильно сказали "с точки зрения квантовой механики", ну так почему бы не обратиться к учебнику?

[vovannoviy]

kw_artem, потому что на мои вопросы там ответа нет, иначе я бы не спрашивал.

[kw_artem]

Вы спросили как образуются магнитные линии! На такой вопрос сколько не ищите, ответа в учебниках не найдете, потому что магнитная линия это абстрактное понятие, служащее для наглядности и практических целей.

-- 27.07.2012, 16:23 --

А на счет квантовой стороны явлений о которых вы спрашивали после магнитных линий

vovannoviy в сообщении #600036 писал(а):

две положительно заряженные стеклянные палочки отталкиваются, что при этом происходит с точки зрения квантовой механики?

vovannoviy в сообщении #600036 писал(а):

е понятно явление сверхпроводимости с этой же точки зрения

в соответствующем учебнике все есть, нужно только дотянуться и взяться

[vovannoviy]

kw_artem,
и где конкретно? В каком учебнике и на какой странице? Буду очень признателен если вы мне подскажите, может я и правда плохо искал или в новых учебниках появились новые объяснения.
То, что магнитные линии это абстрактное понятия, я знаю. Но я спрашивал насчет конкретного явления выстраивания металлических опилок по дугообразным линиям вокруг магнита и др. не абстрактных явлений.

[nestoronij]

vovannoviy в сообщении #600057 писал(а):

kw_artem,
Но я спрашивал насчет конкретного явления выстраивания металлических опилок по дугообразным линиям вокруг магнита и др. не абстрактных явлений.

А может вопрос поставить иначе. Почему магнитное поле вихревое?

[vovannoviy]

nestoronij в сообщении #600060 писал(а):

Почему магнитное поле вихревое?

можно и так спросить. Мне главное понять что из себя представляет магнитное(и соответственно электромагнитное) поле на квантовомеханическом уровне. Имеющиеся сегодня теории - феноменологические, то есть они просто математически описывают результаты опытов и наблюдений, но не выявляют глубокую причину феномена. Тоже самое, кстати, и с теориями гравитации(ОТО и др.) и не обнаруженными пока гравитонами.

[Munin]

vovannoviy в сообщении #600036 писал(а):

Фотон - квант ЭМ поля и гипотетическая частица-переносчик ЭМ взаимодействия.

Нет, не гипотетическая.

vovannoviy в сообщении #600036 писал(а):

Но как эти линии образуются? Что, фотоны летят по таким траекториям и силой заставляют опилки выстраиваться в дугообразные линии?

Нет, фотоны летят не по таким траекториям, фотоны летят по прямым линиям. Но фотоны приносят взаимодействие в каждую точку, где лежит опилка, и от одного полюса магнита, и от другого. От того полюса, который ближе, прилетает больше фотонов, поэтому опилка чувствует его сильнее, и поворачивается к нему в большей степени. Из-за того, что соотношение между силами в стороны полюсов плавно меняется, расположения опилок тоже плавно меняются, и сливаются для глаза в такую картину искривлённых линий.

vovannoviy в сообщении #600036 писал(а):

Вопрос, конечно, глупо звучит, но я просто пытаюсь представить в уме какой процесс на микроуровне создает это макроскопиское явление.

К сожалению, пока вы не изучите формулы на протяжении двух-трёх лет, представить себе это на микроуровне вам не удастся.

vovannoviy в сообщении #600036 писал(а):

Также мне не понятно как происходит отталкивание и притяжение? Допустим две положительно заряженные стеклянные палочки отталкиваются, что при этом происходит с точки зрения квантовой механики?

Это тоже вам понять не удастся.

vovannoviy в сообщении #600036 писал(а):

Фотоны излучаются каждой палочкой и бомбардируют другую палочку, отталкивая их друг от друга? А в случае притяжения что происходит? Тут у меня полный ступор.

Нет, на самом деле фотоны не излучаются и не бомбардируют. Роль фотонов другая и более сложная. И за счёт этого оказывается, что фотоны с равной лёгкостью могут осуществлять как отталкивание, так и притяжение.

vovannoviy в сообщении #600036 писал(а):

Честно говоря, чувствую себя дураком, раз после школы и университета, даже заняв второе место на олимпиаде по физике в школе, я не понимаю природу электромагнетизма

Чтобы её понимать на том уровне, на котором вы задаёте вопросы, надо было в университете учиться на физическом факультете, и прослушать курсы электродинамики, квантовой механики, теории относительности и квантовой электродинамики. В других случаях университетское образование ничего не гарантирует.

vovannoviy в сообщении #600050 писал(а):

kw_artem, потому что на мои вопросы там ответа нет, иначе я бы не спрашивал.

Зависит от того, какой учебник открывать. Ваши вопросы требуют прочитать стопку учебников, в конце - ответы на них, а в начале - та самая скукота, которую вы не хотите слушать. Она необходима, чтобы добраться до конца стопки учебников. Хотите вы того или нет. Отворачиваясь от начальных знаний, вы лишаете себя возможности получить последующие.

-- 27.07.2012 16:56:13 --

vovannoviy в сообщении #600057 писал(а):

и где конкретно? В каком учебнике и на какой странице?

Берестецкий, Лифшиц, Питаевский "Квантовая электродинамика" (серия "Теоретическая физика" Ландау, Лифшица, т. 4)
Ахиезер, Берестецкий "Квантовая электродинамика"
Фейнман "Квантовая электродинамика"
Хелзен, Мартин "Кварки и лептоны. Введение в физику частиц"
Пескин, Шрёдер "Введение в квантовую теорию поля"
Вайнберг "Квантовая теория поля"

Сказать, где скачать, или сами найдёте?

vovannoviy в сообщении #600057 писал(а):

Буду очень признателен если вы мне подскажите, может я и правда плохо искал или в новых учебниках появились новые объяснения.

Учебники старые, просто не всем про них рассказывают.

vovannoviy в сообщении #600063 писал(а):

Имеющиеся сегодня теории - феноменологические, то есть они просто математически описывают результаты опытов и наблюдений, но не выявляют глубокую причину феномена. Тоже самое, кстати, и с теориями гравитации(ОТО и др.) и не обнаруженными пока гравитонами.

Это всё неправда. Невежественные заявления. Лучше такие не высказывать в утвердительном ключе, иначе вас с этого форума могут прогнать.

nestoronij в сообщении #600060 писал(а):

А может вопрос поставить иначе. Почему магнитное поле вихревое?

Бессмысленно задавать такой вопрос, не объяснив, что такое "вихревое". Кроме того, оно просто не вихревое на картинке.

[vovannoviy]

Munin в сообщении #600066 писал(а):

vovannoviy в сообщении #600036 писал(а):

Фотон - квант ЭМ поля и гипотетическая частица-переносчик ЭМ взаимодействия.

Нет, не гипотетическая.

То есть в лаборатории был зарегистрирован единичный фотон? Можно ссылку на опыт, очень любопытно, не знал.

Munin в сообщении #600066 писал(а):

vovannoviy в сообщении #600036 писал(а):

Но как эти линии образуются? Что, фотоны летят по таким траекториям и силой заставляют опилки выстраиваться в дугообразные линии?

Нет, фотоны летят не по таким траекториям, фотоны летят по прямым линиям. Но фотоны приносят взаимодействие в каждую точку, где лежит опилка, и от одного полюса магнита, и от другого. От того полюса, который ближе, прилетает больше фотонов, поэтому опилка чувствует его сильнее, и поворачивается к нему в большей степени. Из-за того, что соотношение между силами в стороны полюсов плавно меняется, расположения опилок тоже плавно меняются, и сливаются для глаза в такую картину искривлённых линий.

Что значит "опилка чувствует его сильнее"? И как конкретно фотоны заставляют ее поворачиваться и останавливаться после поворота?

Munin в сообщении #600066 писал(а):

vovannoviy в сообщении #600036 писал(а):

Фотоны излучаются каждой палочкой и бомбардируют другую палочку, отталкивая их друг от друга? А в случае притяжения что происходит? Тут у меня полный ступор.

Нет, на самом деле фотоны не излучаются и не бомбардируют. Роль фотонов другая и более сложная. И за счёт этого оказывается, что фотоны с равной лёгкостью могут осуществлять как отталкивание, так и притяжение.

И что это за роль? И как конкретно они осуществляют отталкивание и притяжение? Я не такой тупой как вы думаете, горы учебников не нужны, уверен что в несколько комментариев можно уместить ответ так, чтоб я понял. Ведь как говорил Эйнштейн: "Если вы не можете объяснить пятилетнему ребенку свою мысль, значит, вы сами ее не очень то понимаете."

-- 27.07.2012, 16:03 --

Munin в сообщении #600066 писал(а):

Берестецкий, Лифшиц, Питаевский "Квантовая электродинамика" (серия "Теоретическая физика" Ландау, Лифшица, т. 4)
Ахиезер, Берестецкий "Квантовая электродинамика"
Фейнман "Квантовая электродинамика"
Хелзен, Мартин "Кварки и лептоны. Введение в физику частиц"
Пескин, Шрёдер "Введение в квантовую теорию поля"
Вайнберг "Квантовая теория поля"

Сказать, где скачать, или сами найдёте?

Найду, а можете подсказать страницу или хотя бы главу?

[nestoronij]

Munin в сообщении #600066 писал(а):

Бессмысленно задавать такой вопрос, не объяснив, что такое "вихревое". Кроме того, оно просто не вихревое на картинке.

Так же бессмысленно спрашивать о замкнутости линий не объяснив замкнутости. Здесь, по моему, обсуждается другой вопрос - почему, а не что это такое, Хотя всё это связанно и не указывает ли замкнутость линий магнитной индукции на отсутствие в природе свободных магнитных зарядов, как впрочем и переменных электрических для вихревого электрического? Во всяком случае, такое тривиальное объяснение можно найти во множестве учебников, серьёзных и не очень.

[druggist]

А хорошо, что ТС привел картинку с распределением опилок. Как-то с детских лет привык считать, что железные опилки, выстраиваясь, "визуализируют" силовые линии магнитного поля. А на самом деле - нифига! Посмотрите внимательно на рис. "Волоконца" из опилок с удалением от оси магнита в плоскости симметрии идут с нарастающей густотой, а надобно совсем наоборот, чтобы длина волны колебаний опилочной плотности увеличивалась. Но детям этого обычно не говорят

[Munin]

vovannoviy в сообщении #600070 писал(а):

То есть в лаборатории был зарегистрирован единичный фотон? Можно ссылку на опыт, очень любопытно, не знал.

Популярная книжка
Фейнман "КЭД: странная теория света и вещества"
Лекция 1
Рассказ про фотоумножитель.

И вообще, ваши вопросы про фотоны могут быть удовлетворены этой книжкой.

vovannoviy в сообщении #600070 писал(а):

Что значит "опилка чувствует его сильнее"?

Значит, что одна сила по величине больше, чем другая сила.

vovannoviy в сообщении #600070 писал(а):

И как конкретно фотоны заставляют ее поворачиваться и останавливаться после поворота?

Очень сложно. Не смогу объяснить без математики.

vovannoviy в сообщении #600070 писал(а):

И что это за роль? И как конкретно они осуществляют отталкивание и притяжение?

Тоже не смогу объяснить.

vovannoviy в сообщении #600070 писал(а):

Я не такой тупой как вы думаете, горы учебников не нужны, уверен что в несколько комментариев можно уместить ответ так, чтоб я понял.

Речь не о том, что вы тупой, речь о запасе знаний, который можно набрать только за сравнительно большое время, и компактно изложить никак нельзя. Вы этим запасом пока не обладаете, хотя если будете читать учебники, вполне можете набрать - но не моментально, а за длительное время. А моментально и нахаляву ответа здесь не будет, как бы вы ни были уверены в обратном.

vovannoviy в сообщении #600070 писал(а):

Ведь как говорил Эйнштейн: "Если вы не можете объяснить пятилетнему ребенку свою мысль, значит, вы сами ее не очень то понимаете."

Эйнштейн шутил. К сожалению, пошутил он один раз, а цитируют его наивные дилетанты по всему миру уже сто лет, и никак не остановятся.

vovannoviy в сообщении #600070 писал(а):

Найду, а можете подсказать страницу или хотя бы главу?

Могу: читать с первой страницы до последней.

nestoronij в сообщении #600089 писал(а):

Так же бессмысленно спрашивать о замкнутости линий не объяснив замкнутости.

А я и не спрашивал. Это вы уводите разговор в сторону.

druggist в сообщении #600101 писал(а):

А хорошо, что ТС привел картинку с распределением опилок. Как-то с детских лет привык считать, что железные опилки, выстраиваясь, "визуализируют" силовые линии магнитного поля. А на самом деле - нифига! Посмотрите внимательно на рис. "Волоконца" из опилок с удалением от оси магнита в плоскости симметрии идут с нарастающей густотой, а надобно совсем наоборот, чтобы длина волны колебаний опилочной плотности увеличивалась. Но детям этого обычно не говорят

На самом деле, опилки густоты линий вообще не показывают, они показывают только, с какой густотой были насыпаны опилки. Где их было больше - там и показывают больше.

А "нарастающая густота", про которую вы говорите, связана с тем, что вблизи полюсов опилки не только поворачиваются, но и начинают слипаться друг с другом, за счёт индуцированной намагниченности. Это легко увидеть в других опытах: если на магнит повесить за кончик гвоздь, то следующий гвоздь можно повесить не только на магнит, но и на предыдущий гвоздь. Поэтому опилки, вместо того, чтобы лежать ровным слоем, слипаются в цепочки, которые выглядят как "более толстые, но менее густые линии".

[druggist]

Munin в сообщении #600120 писал(а):

А "нарастающая густота", про которую вы говорите, связана с тем, что вблизи полюсов опилки не только поворачиваются, но и начинают слипаться друг с другом, за счёт индуцированной намагниченности.

Ну, хорошо, возможно, я неудачно выразился, надо было говорить, наоборот, об уменьшении густоты в больших полях. Но как вообще возникает "волокнистость" при повороте отдельных частичек? Это по сути переодические колебания плотности частичек перпендикулярно силовым линиям и отсутствие колебаний - вдоль линий. Ясно, что при попытке развернуться, соседние частички взаимодействуют друг с другом, при этом смещаются из первоначальных положений, но вот как при этом образуется "волокнистость" как-то непонятно...