Bagaimanakah Medan Magnet Hanya Medan Elektrik dengan Relativiti Digunakan?

Kesalinghubungan medan elektrik dan medan magnet adalah salah satu idea asas dalam fizik, dan konsep ini berkait rapat dengan teori relativiti. Dalam artikel ini saya akan menerangkan bagaimana medan magnet boleh dianggap sebagai medan elektrik di mana relativiti terpakai.

Medan Elektrik dan Medan Magnet

Medan elektrik datang daripada cas elektrik, ia juga mengenakan daya pada cas elektrik lain manakala medan magnet dipancarkan keluar daripada cas elektrik yang bergerak dan yang ini bertindak ke atas cas bergerak lain juga.

Teori Relativiti Khas

Teori relativiti khas mempunyai dua postulat: bahawa undang-undang fizik adalah tidak berubah di bawah transformasi Lorentz antara kerangka rujukan inersia (iaitu ia adalah kovariant), dan bahawa halaju cahaya dalam vakum adalah malar tanpa mengira sebarang gerakan atau sumber cahaya.

Relativiti dan Elektromagnetisme

Walau bagaimanapun, apabila mempertimbangkan elektromagnetisme berkenaan dengan prinsip-prinsip ini seperti yang digunakan oleh teori Einstein mengenai relativiti, kita mendapati bahawa proses ini menunjukkan dua aspek berasingan yang dikenali sebagai medan elektromagnet – iaitu medan elektrik dan medan magnet. Medan magnet mungkin kelihatan seperti medan elektrik dalam bingkai lain bergantung pada sama ada pemerhati atau sumber bergerak secara relatif antara satu sama lain.

Medan Magnet sebagai Medan Elektrik Relativistik

Mari kita pertimbangkan zarah bercas positif yang bergerak di dalam wayar; Dalam kerangka rujukan untuk wayar sedemikian terdapat medan elektrik di sekeliling zarah tersebut. Walau bagaimanapun, jika kita bertukar kepada titik pandangan yang datang daripada objek yang berjalan maka atom neutral dalam wayar mula bergerak manakala zarah bercas negatif kelihatan lebih padat disebabkan oleh pengecutan panjang (akibat yang disebabkan oleh relativiti khas). Akibatnya, terdapat medan elektrik apabila dilihat terhadap bingkai pegunnya tetapi kelihatan sebagai kemagnetan di dalamnya.

Kesimpulan

Kesimpulannya, medan magnet boleh difahami melalui cara relativistik sebagai daya elektrik. Pautan yang menghubungkan elektrik dengan kemagnetan melalui teori relativiti ini bukan sahaja membantu kita memahami lebih lanjut tentang elektromagnetisme tetapi juga mendedahkan sifat mendalam teori relativiti Einstein dalam persepsi kita tentang realiti fizikal.