Hur är ett magnetfält bara ett elektriskt fält med relativitetsteorin tillämpad?

Sambanden mellan elektriska fält och Magnetfält är en av de grundläggande idéerna inom fysiken, och detta begrepp är nära kopplat till relativitetsteorin. I den här artikeln kommer jag att förklara hur det kan vara möjligt att magnetfält kan betraktas som ett elektriskt fält som relativitetsteorin gäller för.

Elektriska fält och magnetiska fält

Elektriska fält kommer från elektriska laddningar, de utövar också krafter på andra elektriska laddningar medan magnetfält avges från rörliga elektriska laddningar och dessa verkar också på andra rörliga laddningar.

Speciell relativitetsteori

Den speciella relativitetsteorin har två postulat: att fysikens lagar är invarianta under Lorentztransformationer mellan tröghetsreferensramar (dvs. de är kovarianta), och att ljusets hastighet i vakuum är konstant oberoende av någon rörelse eller ljuskälla.

Relativitetsteorin och elektromagnetismen

Men när vi betraktar elektromagnetismen med avseende på dessa principer som de tillämpas av Einsteins relativitetsteorier, finner vi att denna process uppvisar två separata aspekter som kallas elektromagnetiska fält – nämligen elektriskt fält och magnetiskt fält. Ett magnetfält kan se ut som ett elektriskt fält i en annan bildruta beroende på om observatören eller källan är i rörelse i förhållande till varandra.

Magnetfält som ett relativistiskt elektriskt fält

Låt oss betrakta en positivt laddad partikel som rör sig inuti en tråd; I referensramen för en sådan tråd finns det ett elektriskt fält runt en sådan partikel. Men om vi ändrar oss till synvinkeln som kommer från ett objekt som körs, börjar neutrala atomer i tråden att röra sig, medan negativt laddade partiklar verkar mer tätt packade på grund av längdkontraktion (en konsekvens orsakad av speciella relativitetsteorin). Följaktligen existerar det ett elektriskt fält när det ses mot dess stationära ram, men framträder som magnetism inom den.

Slutsats

Sammanfattningsvis kan ett magnetfält förstås på relativistiska sätt som en elektrisk kraft. Denna koppling som kopplar samman elektricitet med magnetism genom relativitetsteorin hjälper oss inte bara att förstå mer om elektromagnetism, utan avslöjar också den djupa karaktären hos Einsteins relativitetsteori i vår uppfattning av den fysiska verkligheten.