چگونه یک میدان مغناطیسی فقط یک میدان الکتریکی با نسبیت اعمال می شود؟

روابط متقابل میدان های الکتریکی و میدان های مغناطیسی یکی از ایده های اساسی در فیزیک است و این مفهوم ارتباط تنگاتنگی با نظریه نسبیت دارد. در این مقاله توضیح خواهم داد که چگونه می توان میدان مغناطیسی را به عنوان یک میدان الکتریکی در نظر گرفت که نسبیت روی آن اعمال می شود.

میدان های الکتریکی و میدان های مغناطیسی

میدان های الکتریکی از بارهای الکتریکی ناشی می شوند، آنها همچنین نیروهایی را بر سایر بارهای الکتریکی وارد می کنند در حالی که میدان های مغناطیسی از بارهای الکتریکی متحرک ساطع می شوند و این بارها بر روی سایر بارهای متحرک نیز عمل می کنند.

نظریه نسبیت خاص

نظریه نسبیت خاص دارای دو فرضیه است: اینکه قوانین فیزیک تحت تحولات لورنتس بین فریم های مرجع اینرسی ثابت هستند (یعنی آنها متغیری هستند)، و اینکه سرعت نور در خلاء صرف نظر از هر حرکت یا منبع نور ثابت است.

نسبیت و الکترومغناطیس

با این حال، هنگامی که الکترومغناطیس را با توجه به این اصول که توسط نظریه های نسبیت انیشتین اعمال می شود، در نظر می گیریم، متوجه می شویم که این فرآیند دو جنبه مجزا را نشان می دهد که به عنوان میدان های الکترومغناطیسی شناخته می شوند - یعنی میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی. یک میدان مغناطیسی ممکن است مانند یک میدان الکتریکی در فریم دیگری به نظر برسد که بسته به اینکه ناظر یا منبع نسبت به یکدیگر در حرکت هستند.

میدان مغناطیسی به عنوان یک میدان الکتریکی نسبیتی

اجازه دهید ذره ای با بار مثبت را در نظر بگیریم که در داخل یک سیم حرکت می کند. در چارچوب مرجع برای چنین سیمی یک میدان الکتریکی در اطراف چنین ذره ای وجود دارد. با این حال، اگر به نقطه دید ناشی از یک جسم در حال اجرا تغییر کنیم، اتم های خنثی درون سیم شروع به حرکت می کنند، در حالی که ذرات با بار منفی به دلیل انقباض طول (نتیجه ای که توسط نسبیت خاص ایجاد می شود) متراکم تر به نظر می رسند. در نتیجه، وقتی در برابر قاب ساکن آن مشاهده می شود، یک میدان الکتریکی وجود دارد، اما به عنوان مغناطیس در آن ظاهر می شود.

نتیجه

برای نتیجه گیری، یک میدان مغناطیسی را می توان از طریق روش های نسبی گرایانه به عنوان یک نیروی الکتریکی درک کرد. این پیوند که الکتریسیته را با مغناطیس از طریق نظریه نسبیت متصل می کند، نه تنها به ما کمک می کند تا درک بیشتری در مورد الکترومغناطیس داشته باشیم، بلکه ماهیت عمیق نظریه نسبیت انیشتین را در درک ما از واقعیت فیزیکی آشکار می کند.