Линии магнитного поля

[George357]

Здравствуйте! Помогите, пожалуйста, разобраться вот в чём.
Известно, что линии магнитного поля замкнуты или уходят в бесконечность. Получается, что если расположить 2 магнита на бесконечном расстоянии друг от друга так, чтобы их незамкнутые линии, выходящие из северного и южного полюсов совпали, то они будут бесконечно долго притягиваться?
Здравый смысл подсказывает, что что-то не так, но вот что я не учел или неправильно понял?

[OlegCh]

Мощный заход на форум

[Pphantom]

Будут. Бесконечно долго и с бесконечно малой силой.

[Munin]

Тут слово "на бесконечность" надо понимать правильно. Нет какого-то конкретного места, которое называется "бесконечность" - как есть, например, Северный Полюс Земли.

Слово "бесконечность" означает: где-то далеко, потом ещё дальше, потом ещё дальше... и вот в пределе - бесконечно далеко.

Поэтому:

George357 в сообщении #1089111 писал(а):

линии магнитного поля замкнуты или уходят в бесконечность

- тут всё ещё нормально. Мы идём по линии, она уходит куда-то далеко. Когда мы дотуда дошли, она идёт ещё дальше... и так далее, без конца процесса.

George357 в сообщении #1089111 писал(а):

расположить 2 магнита на бесконечном расстоянии друг от друга

Это тоже ещё можно. Расположим магниты на конечном расстоянии друг от друга. Но потом отодвинем. Это будет снова какое-то конечное расстояние. Отодвинем ещё... и так без конца.

Но тогда можно будет говорить только об одном магните. Другой от него на бесконечном расстоянии - то есть, вообще непонятно где. Нет такого места, где бы он конкретно мог бы быть. Или, можно посмотреть на другой магнит - но тогда первый "пропадёт из поля зрения".

А вот это:

George357 в сообщении #1089111 писал(а):

так, чтобы их незамкнутые линии, выходящие из северного и южного полюсов совпали

- уже не получится. Чтобы это сделать, вам надо выйти из северного полюса одного магнита, пройти бесконечное расстояние к другому магниту... шта??? Нет, вы же никогда не дойдёте!

Так что, начинать надо с вещей более простых.

[George357]

Вы правы, тут я неосторожно употребил слово "бесконечность", имея ввиду очень большое расстояние между магнитами.
Кстати, выходит, что незамкнутые магнитные линии указывают на то, что Вселенная бесконечна?

По теме:
Как я понял, магниты будут перемещаться в направлении друг к другу (магниты абсолютно одинаковые), пускай, даже, с очень малыми скоростями. Известно, что любое перемещение тела - это проявление энергии этого тела.
Вопрос: откуда берется энергия, чтобы перемещать эти магниты? Понятно, что для этого нужны "частицы-переносчики" энергии. Предположим, что они существуют. Но вопрос остается - откуда они берут эту энергию?

PS согласны ли вы с утверждением, что элементарным магнитом является электрон, вращающийся вокруг своей оси?

[arseniiv]

George357 в сообщении #1089327 писал(а):

Кстати, выходит, что незамкнутые магнитные линии указывают на то, что Вселенная бесконечна?

Если бы мы это их качество ещё могли непосредственно наблюдать! Но нет, так что всё выходит наоборот: когда мы считаем Вселенную пространственно бесконечной, силовые линии могут быть незамкнуты, а когда считаем конечной, кстати, тоже могут (иррациональная намотка тора, например).

-- Сб янв 09, 2016 18:45:43 --

George357 в сообщении #1089327 писал(а):

Известно, что любое перемещение тела - это проявление энергии этого тела.

В такой формулировке это ерунда какая-то.

[Munin]

George357 в сообщении #1089327 писал(а):

Кстати, выходит, что незамкнутые магнитные линии указывают на то, что Вселенная бесконечна? :shock:

:-)

Нет, прежде всего, это указывает на то, что когда мы говорим "уходит на бесконечность", мы на самом деле немножко врём. Есть реальность: магнит в лаборатории. Куда идут его магнитные линии? Допустим, очень далеко, до стенок лаборатории? А дальше? А дальше нам это не важно. И даже если бы было важно, мы этого уже не можем определить, и это зависит от кучи посторонних обстоятельств: какие там тела находятся ещё снаружи лаборатории.

Поэтому, мы заменяем истинную лабораторию с магнитом упрощённой абстрактной картиной: магнит в пустом бесконечном пространстве. Эта пустота - реально заканчивается со стенками лаборатории. Но нам этого и достаточно. И даже внутри стенок лаборатории рассчитанное магнитное поле будет немного отличаться от реального, но нас это не смущает. Мы просто говорим о том, что модель имеет погрешность, эта погрешность достаточно малая, и это нас устраивает. Ведь на самом деле, все модели имеют погрешности! Мы не можем ввести в модель абсолютно точно ни форму и размеры магнита, ни его положение, ни его силу намагниченности. Все эти числа мы дадим с хотя бы маленькой, но ошибкой. Так что зачем нам придираться? (Конечно, если погрешность окажется достаточно большой, придётся принимать меры.)

Но используя любую абстракцию, надо понимать, где она заканчивается, и помнить про эти границы применимости. Например, наша абстрактная картина заканчивается на стенках лаборатории. А то и ближе, если в лаборатории есть ещё какие-то предметы. За внутренность этих границ модель отвечать может: "магнитные линии не заканчиваются здесь внутри, а уходят наружу". А вот что там дальше происходит - модель не скажет.

George357 в сообщении #1089327 писал(а):

Как я понял, магниты будут перемещаться в направлении друг к другу (магниты абсолютно одинаковые), пускай, даже, с очень малыми скоростями.

Это зависит ещё и от ориентации магнитов. Два одинаковых магнита могут быть расположены так, что они будут притягиваться, либо так, что они будут отталкиваться, либо так, что между ними не будет притяжения или отталкивания. Кроме того, они могут стремиться развернуться.

George357 в сообщении #1089327 писал(а):

Вопрос: откуда берется энергия, чтобы перемещать эти магниты? Понятно, что для этого нужны "частицы-переносчики" энергии. Предположим, что они существуют. Но вопрос остается - откуда они берут эту энергию?

Надо отказаться от идеи, что энергия - как электричество из розетки, обязательно "откуда-то должна браться". Вместо этого, надо разобраться с законом сохранения энергии, с понятием кинетической, потенциальной и внутренней энергии.

"Частицы-переносчики" - вы про них явно где-то слышали, но теперь сочетаете это слово с какой-то ерундой. Это не "переносчики энергии".

[George357]

Сразу прошу прощения, если что-то из написанного здесь не соответствует реальности. Но именно такая картина действительности сложилась у меня после изучения курса физики (учились по учебникам Иродова и Савельева). Буду очень признателен, если при наличии ошибок Вы их каким-то образом обозначите.

Munin в сообщении #1089356 писал(а):

разобраться с законом сохранения энергии

Тут понятно, что энергия не исчезает и не появляется, стало быть, количество её во Вселенной ограничено. Энергия передается от одной сущности к другой при их упругом соударении. "Пустота" энергию передать не может.
Деление энергии на потенциальную, кинетическую, внутреннюю и т.д. условное. Например, когда электрон перемещается в электрическом поле, говорят, что он обладает определенным количеством кинетической энергией, при этом поле совершает работу по его перемещению (т.е. поле передает определенное количество своей энергии этому электрону, в результате чего он перемещается).
Когда тело подвешено на какой-то высоте в гравитационном поле Земли, говорят, что это тело обладает определенным количеством потенциальной энергии (равным количеству энергии, которое гравитационное поле передаст телу в процессе падения). Падая, кинетическая энергия тела будет увеличиваться и достигнет максимума (который равен исходному количеству потенциальной энергии) в момент контакта с поверхностью Земли (сопротивлением воздуха пренебрегаем). Т.е., опять же, работу совершает гравитационное поле Земли.

Не могу понять, как поле восполняет затрачиваемую на перемещение тел энергию, чтобы выполнялся закон сохранения?

[arseniiv]

George357 в сообщении #1089382 писал(а):

Деление энергии на потенциальную, кинетическую, внутреннюю и т.д. условное.

Зачем же, вполне безусловное, хотя конкретные значения этих величин могут быть разными в разных системах отсчёта, но тут энергия особо и не выделяется: скорость, положение, импульс, …

George357 в сообщении #1089382 писал(а):

Не могу понять, как поле восполняет затрачиваемую на перемещение тел энергию, чтобы выполнялся закон сохранения?

А ему и не надо восполнять. Сохраняется ведь энергия системы из взаимодействующих с ним тел и его самого.

[Munin]

George357 в сообщении #1089382 писал(а):

Но именно такая картина действительности сложилась у меня после изучения курса физики (учились по учебникам Иродова и Савельева).

Боюсь, ваша картина сложилась не по Иродову и Савельеву (неплохим учебникам), а по плохому школьному преподаванию.

Это довольно типичная "мистическая" картина: мол, всю Вселенную наполняет какая-то волшебная сущность, дух, эктоплазма, ци, джедайская Сила - и она перетекает туда-сюда, и творит чудеса сама по себе.

Нет. Энергия - это всего лишь число.

George357 в сообщении #1089382 писал(а):

Тут понятно, что энергия не исчезает и не появляется, стало быть, количество её во Вселенной ограничено. Энергия передается от одной сущности к другой при их упругом соударении. "Пустота" энергию передать не может.

"Сущности" бывают разные. Бывают частицы. А бывает поле. Оно с одной стороны - вполне "пустота", а с другой - передаёт энергию, и не при упругом соударении.

George357 в сообщении #1089382 писал(а):

Деление энергии на потенциальную, кинетическую, внутреннюю и т.д. условное.

Ахъеслиб.

George357 в сообщении #1089382 писал(а):

Например, когда электрон перемещается в электрическом поле, говорят, что он обладает определенным количеством кинетической энергией, при этом поле совершает работу по его перемещению (т.е. поле передает определенное количество своей энергии этому электрону, в результате чего он перемещается).

Ну правильно, и чего здесь условного?

George357 в сообщении #1089382 писал(а):

Не могу понять, как поле восполняет затрачиваемую на перемещение тел энергию, чтобы выполнялся закон сохранения?

А зачем ему восполнять?

Вот вы дали своему приятелю 1000 рублей. Как вы их восполните? Никак. У вас просто будет на 1000 рублей меньше. Ну, пока не возьмёте их обратно, или не получите из каких-то других источников.

[arseniiv]

(Оффтоп)

Munin в сообщении #1089414 писал(а):

Ахъеслиб.

Ну вот, скоро на dxdy откроется филиал Кори Челести. (Я уже насчитываю троих: Великий Рандом, Диэдр и вот теперь и Ахъеслиб. Перед последним, кстати, какая-то мистическая тревога, хотя её, если подумать, всю в полноте заслуживает первый.)

P. S. Хотя неизвестно, смогут ли они тягаться с заполняющим большу́ю часть пространства сферическим одним студентом ИСНа, появившемся в самом начале мира…

[George357]

arseniiv в сообщении #1089386 писал(а):

А ему и не надо восполнять. Сохраняется ведь энергия системы из взаимодействующих с ним тел и его самого.

Munin в сообщении #1089414 писал(а):

А зачем ему восполнять?

Правильно ли я понял, что, например, гравитационное поле затрачивает энергию только в момент падения тела, а когда тело упало, то поле восполняет энергию, затраченную на падение?

[Munin]

George357 в сообщении #1089440 писал(а):

Правильно ли я понял, что, например, гравитационное поле затрачивает энергию только в момент падения тела, а когда тело упало, то поле восполняет энергию, затраченную на падение?

Нет, конечно. Ничего никто не восполняет.

[George357]

Munin в сообщении #1089446 писал(а):

Нет, конечно. Ничего никто не восполняет.

Что-то я совсем запутался... Если поле только тратит энергию, и не восполняет её, значит энергия поля должна когда-то закончиться?

[arseniiv]

Не всегда только тратит. Вот тормозится электрон, излучает электромагнитную волну и отдаёт ей энергию. То, что он наизлучал, может, в принципе, ничем никогда не поглотиться, и энергию той вечно после этого одинокой волны у поля никто не заберёт.

Вот, кстати, важно ещё знать, что энергия-импульс у поля не как у какой-нибудь частицы, а «размазаны» по нему с в общем случае разной плотностью. Притом если интегрировать эти плотности по всему пространству, может получиться и ерунда: посчитаем работу, которую совершит поле одного точечного заряда над другим, падающим на него. Разность потенциалов будет бесконечной, такой же и работа — т. е. поле затратило бесконечную энергию! (Прямым интегрированием плотности энергии мы получим то же: интеграл расходится.) И притом оно могло после такой большой траты оставить себе ещё. Так что за полную энергию поля можно не беспокоиться, да и плотность куда информативнее.