Электричество и магнетизм

Вычислим поле, создаваемое током, текущим по тонкому прямолинейному проводу бесконечной длины.

Индукция магнитного поля в произвольной точке А (рис. 6.12), создаваемого элементом проводника dl, будет равна

Рис. 6.12. Магнитное поле прямолинейного проводника 

Поля от различных элементов имеют одинаковое направление (по касательной к окружности радиусом R, лежащей в плоскости, ортогональной проводнику). Значит, мы можем складывать (интегрировать) абсолютные величины 

(6.7)

Выразим r  и sin через переменную интегрирования l

(6. 8)

Тогда (6.7) переписывается в виде

 

Таким образом,

(6.9)

 

Картина силовых линий магнитного поля бесконечно длинного прямолинейного проводника с током представлена на рис. 6.13.

Рис. 6.13. Магнитные силовые линии поля прямолинейного проводника с током:
1 —  вид сбоку; 2, 3 —  сечение проводника плоскостью, перпендикулярной проводнику 

Для обозначения направления тока в проводнике, перпендикулярном плоскости рисунка, будем использовать следующие обозначения (рис. 6.14):

Рис. 6.14. Обозначения направления тока в проводнике

Для обозначения направления тока в проводнике, перпендикулярном плоскости рисунка, будем использовать следующие обозначения (рис. 6.14):

Напомним выражение для напряженности электрического поля тонкой нити, заряженной с линейной плотностью заряда 

Сходство выражений очевидно: мы имеем ту же зависимость от расстояния до нити (тока), линейная плотность заряда заменилась на силу тока. Но направления полей различны. Для нити электрическое поле направлено по радиусам. Силовые линии магнитного поля бесконечного прямолинейного проводника с током образуют систему концентрических окружностей, охватывающих проводник. Направления силовых линий образуют с направлением тока правовинтовую систему. 

На рис. 6.15 представлен опыт по исследованию распределения силовых линий магнитного поля вокруг прямолинейного проводника с током. Толстый медный проводник пропущен через отверстия в прозрачной пластинке, на которую насыпаны железные опилки. После включения постоянного тока силой 25 А и постукивания по пластинке опилки образуют цепочки, повторяющие форму силовых линий магнитного поля.

Вокруг прямого провода, перпендикулярного пластинке, наблюдаются кольцевые силовые линии, расположенные наиболее густо вблизи провода. При удалении от него поле убывает.

Рис. 6.15. Визуализация силовых линий магнитного поля вокруг прямолинейного проводника 

На рис. 6.16 представлены опыты по исследованию распределения силовых линий магнитного поля вокруг проводов, пересекающих картонную пластинку. Железные опилки, насыпанные на пластинку, выстраиваются вдоль силовых линий магнитного поля.

Рис. 6.16. Распределение силовых линий магнитного поля

вблизи пересечения с пластинкой одного, двух и нескольких проводов

Вопрос 6 § 34 Физика 9 класс Перышкин Какое магнитное поле образуется? – Рамблер/класс

Вопрос 6 § 34 Физика 9 класс Перышкин Какое магнитное поле образуется? – Рамблер/класс

Интересные вопросы

Школа

Подскажите, как бороться с грубым отношением одноклассников к моему ребенку?

Новости

Поделитесь, сколько вы потратили на подготовку ребенка к учебному году?

Школа

Объясните, это правда, что родители теперь будут информироваться о снижении успеваемости в школе?

Школа

Когда в 2018 году намечено проведение основного периода ЕГЭ?

Новости

Будет ли как-то улучшаться система проверки и организации итоговых сочинений?

Вузы

Подскажите, почему закрыли прием в Московский институт телевидения и радиовещания «Останкино»?

Какое магнитное поле — однородное или неоднородное — образуется вокруг полосового магнита; вокруг прямолинейного проводника с током; внутри соленоида, длина которого значительно больше его диаметра?

ответы

Вокруг магнита и проводника образуется неоднородное магнитное поле, внутри соленоида — однородное.

ваш ответ

Можно ввести 4000 cимволов

отправить

дежурный

Нажимая кнопку «отправить», вы принимаете условия  пользовательского соглашения

похожие темы

Экскурсии

Мякишев Г.Я.

Досуг

Химия

похожие вопросы 5

ГДЗ Тема 21 Физика 7-9 класс А.В.Перышкин Задание №475 В обоих случаях поплавок плавает. В какую жидкость он погружается глубже?

Привет. Выручайте с ответом по физике…
Поплавок со свинцовым грузилом внизу опускают
сначала в воду, потом в масло. В обоих (Подробнее…)

ГДЗФизикаПерышкин А.В.Школа7 класс

ГДЗ Тема 21 Физика 7-9 класс А.В.Перышкин Задание №476 Изобразите силы, действующие на тело.

Привет всем! Нужен ваш совет, как отвечать…
Изобразите силы, действующие на тело, когда оно плавает на поверхности жидкости. (Подробнее…)

ГДЗФизикаПерышкин А.В.Школа7 класс

Васильевых. 50 вариантов ответов по русскому языку. Вариант 31 ч.2 Задание 13 ОГЭ Русский язык 9 класс Однородное подчинение придаточных

     Среди предложений    21-29:  
      (21) И Митрофанов услышал в этом смехе и прощение себе, и даже какое-то (Подробнее…)

ГДЗРусский языкОГЭ9 классВасильевых И.П.

16. Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)… Цыбулько И. П. Русский язык ЕГЭ-2017 ГДЗ. Вариант 13.

16.
Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)
в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые). (Подробнее…)

ГДЗЕГЭРусский языкЦыбулько И.П.

ЕГЭ-2017 Цыбулько И. П. Русский язык ГДЗ. Вариант 13. 18. Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)…

18.
Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)
в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые). (Подробнее…)

ГДЗЕГЭРусский языкЦыбулько И.П.

Объяснение магнитного поля вокруг проводника

Магнитное поле вокруг проводника

Темой этой статьи является магнитное поле вокруг проводника . Это тема, которую часто неправильно понимают, поэтому в этой статье мы более подробно рассмотрим, что такое магнитное поле и как оно создается. Мы также обсудим силу поля , как оно влияет на объекты вокруг него , некоторые приложения магнитных полей и как измерить напряженность магнитного поля.

 

Что такое магнитное поле?

Магнитное поле представляет собой область вокруг магнита , где оно действует с силой на другие магниты или где можно обнаружить магнитную силу . Магнитные поля невидимы, но они ответственны за наиболее заметное свойство магнита: силу, которая притягивает другие ферромагнитных материала , например железо и притягивает или отталкивает других магнитов. Магнитные поля окружают и пронизывают всю материю, даже человека.

Магнитное поле

 

Как создается магнитное поле?

Магнитное поле создается всякий раз, когда электрический ток течет по проводнику . Это происходит потому, что движущийся электрический заряд создает магнитное поле. сила и направление магнитного поля зависят от количества протекающего тока и направления потока . Магнитные поля также могут создаваться постоянными магнитами ( стержневые магниты ). Они сделаны из материалов, которые по своей природе являются хорошими проводниками электричества, таких как железо. молекулы в этих материалах выстраиваются в ряды, что создает сильное магнитное поле. Когда вы приближаете проводник к магниту, магнитное поле магнита воздействует на движущиеся заряды в проводнике. Это вызывает протекает ток , создавая проводник с током , создающий собственное магнитное поле. Эти два поля взаимодействуют друг с другом, в результате чего возникает сила , которая либо притягивает , либо отталкивает объектов.

Характеристики постоянного магнита

 

Напряженность магнитного поля

Сила магнитного поля определяется 9000 3 количество протекающего тока через проводник , который создавал магнитное поле . Чем больше ток, тем сильнее магнитное поле.

Линии магнитного поля используются для выражения напряженности магнитного поля. Магнитные линии, расположенные близко друг к другу, указывают на сильное магнитное поле в этой области, в то время как линии с меньшим расстоянием друг от друга указывают на более слабое магнитное поле в этой области.

Соленоиды

Сила магнитного поля зависит от числа крутит в катушке провода , которая его создала. Чем больше витков, тем сильнее магнитное поле. Спиральный проводник часто называют соленоидом .

Взаимодействующие магнитные поля

На силу магнитного поля может влиять присутствие других магнитных полей. Если присутствуют два магнитных поля, они будут взаимодействовать друг с другом, и сила каждого отдельного поля будет уменьшаться.

Расстояние и напряженность поля

Сила магнитного поля уменьшается с расстоянием . Чем дальше вы находитесь от источника поля, тем слабее оно будет. Все эти факторы влияют на силу магнитного поля.

 

Направление магнитного поля

Направление магнитного поля — это направление, в котором северный полюс двигался бы, если бы он был помещен в

0003 поле ; противоположность северного полюса южный полюс . Направление поля может быть представлено силовыми линиями , которые проведены, чтобы показать направление движения северного полюса. Эти силовые линии можно использовать, чтобы показать направление поля в любой заданной точке. Направление поля также можно определить с помощью компаса . Если компас поместить в магнитное поле, стрелка будет указывать в направлении поля. Направление поля можно определить по его влиянию на движущиеся заряды. На заряд, движущийся через магнитное поле, действует сила, равная перпендикулярно как направлению поля , так и направлению движения ; эту силу можно использовать для определения направления поля.

Направление магнитного поля

Свойства магнитного поля

Есть несколько свойств магнитного поля, которые важно учитывать:

901 91 Одним из них является его сила , которая определяется количество присутствующих магнитных частиц.
1. Другим является его направление , которое может быть либо север-юг, либо юг-север.
2. Его полярность определяет, как выровнены частицы: положительных частиц притягиваются к отрицательным полюсам и наоборот.

Вместе эти свойства создают общий эффект магнитного поля.

 

Применение магнитных полей

Магнитные поля используются в различных целях, включая производство электроэнергии, питание аппаратов МРТ и левитацию поездов. Магниты используются для хранения данных на жестких дисках и кредитных картах и ​​играют важную роль во многих современных технологиях. Магнитное поле Земли даже защищает нас от вредного космического излучения, что делает его необходимым для нашего выживания. 9

Эффекты магнитного поля Ядро 0003 состоит из протонов и нейтронов . Ядро окружает облако из 90 003 электронов, 90 004 которых вращаются вокруг ядра. Электроны — это то, что придает атомам их магнитных свойства . Когда к материалу прикладывается магнитное поле, электроны в атомах выравниваются с полем. Например, если к куску железа приложить магнитное поле, то железо станет намагниченный . Это выравнивание может вызывать такие эффекты, как притяжение или отталкивание , в зависимости от силы и ориентации поля. В некоторых материалах выравнивание электронов также может вызвать изменение формы материала. Эффекты магнитных полей широкомасштабны и широко изучались как в физике , так и в технике .

Магнитное поле может вызывать ряд эффектов. Одним из наиболее известных эффектов является способность воздействовать на объекты силой. Эта сила известна как магнитная сила , и она отвечает за широкий спектр явлений, от движения электронов в цепях до поведения магнитов. Сила магнитной силы зависит от силы магнитного поля.

Другим эффектом магнитного поля является создание индуктивности . Это происходит, когда проводник с током помещается в магнитное поле, и в результате возникает противодействующая сила, препятствующая изменениям тока. Индуктивность отвечает за широкий спектр эффектов, от работы электрического трансформатора до генерации электричество электростанциями.

Магнитные поля также могут заставлять материалы излучать свет . Этот эффект известен как электролюминесценция . Этот эффект используется в самых разных приложениях, от телевизоров с плоским экраном до указателей выхода.

 

Как измерить магнитное поле?

Существует несколько различных методов измерения магнитных полей. Одним из распространенных методов является использование магнитометра , который представляет собой устройство, измеряющее силу и направление магнитных полей. Другой способ измерения магнитных полей — использование электромагнит , представляющий собой катушку из проволоки, создающую магнитное поле при прохождении через нее электрического тока. Наконец, магнитные поля можно измерить с помощью компаса , который измеряет направление магнитного поля. Все эти методы можно использовать для измерения силы и направления магнитных полей.

Магнитное поле состоит из фотонов | Физика Фургон

Категория Выберите категориюО фургоне физикиЭлектричество и магнитыВсе остальноеСвет и звукДвижение вещейНовая и захватывающая физикаСостояния вещества и энергииКосмосПод водой и в воздухе

Подкатегория

Поиск

Задайте вопрос

Последний ответ: 22.10.2007

В:

Мой вопрос: из чего состоит магнитное поле? Я много читал о магнитах и ​​полях, которые они создают, и даже о том, что вокруг самих электронов есть магнитные поля, но я пока не встречал ничего, что говорило бы о том, из чего состоит само поле. Это материя, поэтому она должна быть сделана из чего-то. Есть ли название для этих «частиц»? Или они сами просто электроны?
— Дуглас (35 лет)
Луизиана США

A:

Привет, Дуглас!

Электромагнитное взаимодействие опосредовано константой обмен фотонами от одного заряженного объекта к другому. Магнитный поле на самом деле просто классическое приближение к фотонному обмену картина. В движущейся системе отсчета вместо нее появляется магнитное поле как комбинация магнитного поля и электрического поля, поэтому электрическое а магнитные поля состоят из одного и того же «вещества» (фотонов).

В некоторых электромагнитных взаимодействиях участвуют «настоящие» фотоны с определенные частоты, энергии и импульсы. Электростатические и магнитные вместо этого поля включают обмен «виртуальными» фотонами. Очень близко к электрон представляет собой плотное облако виртуальных фотонов, которые постоянно испускается и вновь поглощается электроном. Некоторые из этих фотонов расщепляются на электрон-позитронные пары (или пары еще более тяжелых веществ), которые рекомбинируют в фотоны, которые повторно поглощаются исходным электрон. Эти виртуальные петли частиц экранируют заряд электрон так, что вдали от электрона кажется, что он имеет меньше зарядить чем рядом. 92 (в системе отсчета, в которой электрон не имеет импульс).

Том

(опубликовано 22.10.2007)

Дополнение №1: представление о магнетизме

В:

Можно ли четко ответить на вопрос, используя более элементарные термины для элементарных частиц? Или, может быть, схема частиц как каскада в различных энергетических состояниях, производящих взаимные силы или действия на другую материю?
— Дж. С. БЭРД (67 лет)
Davao City,Philippines

A:

Похоже, вы просите диаграмму Фейнмана для представления электромагнитных взаимодействий. Вы можете получить это в обсуждении в Википедии: https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_electrodynamics.

А пока я воспользуюсь случаем, чтобы немного изменить презентацию Тома. Мы обычно говорим что-то вроде «виртуальные фотоны… постоянно испускаются и повторно поглощаются электроном», но на самом деле мы имеем в виду не это. Две частицы, взаимодействующие электромагнитным образом, действительно окружены виртуальным фотонным облаком. Однако в известных случаях (например, атом водорода) это облако совершенно неизменно во времени. Вообще ничего не происходит. Слова о колеблющихся вокруг вещах — грубый способ передать одно из специфических свойств квантовых полей. Электрические и магнитные поля имеют не только средние значения, но и диапазоны возможных значений вокруг среднего. Вот что так отличается от классических полей. (Это похоже на положения квантовых частиц, которые имеют диапазон около среднего положения, в отличие от классических частиц.) Вы можете передать образ этого диапазона, притворившись, что поля прыгают между различными возможными значениями, точно так же, как вы можете представить что частица прыгает между различными положениями в своем облаке. Однако поля (включая их разброс значений) должны прыгать не больше, чем частицы в пространстве. Например, в хорошем стабильном атомном состоянии ничего не меняется во времени. Статический диапазон возможностей превращается в действительный диапазон результатов только тогда, когда система определенным образом взаимодействует с большим внешним миром.

Майк В.

(опубликовано 27.04.2011)

Дополнение №2: вернемся к механическим полям Максвелла

Вопрос:

Я действительно хочу знать, из чего состоит магнитное поле ? Пожалуйста, не используйте фотоны в своем ответе, поскольку все мы знаем, что магнитные поля не состоят из фотонов. На вопрос Дугласа так и не ответили. Дуглас не спрашивал об электромагнитном поле, которое наиболее тесно связано с фотоном. Предоставленные ответы были неполными и не относились к вопросу Дугласа. Из чего состоит магнитное поле? Вот что современная наука знает о магнитных полях. Честный ответ: мы не знаем, что такое магнитное поле. Что мы знаем, так это то, что поле Магнита генерируется движением электростатических зарядов внутри самого магнита. Электрические заряды — это электроны. Электроны движутся когерентно и синхронно, что вызывает выброс сильного магнитного поля из магнита. Чего мы не знаем, так это того, из чего состоит это поле. Некоторые люди говорили, что он состоит из магнитных монополей. Магнитные монополи никогда не открывались, так что есть большая вероятность, очень большая вероятность того, что теория неверна. Я считаю, что магнитное поле вообще не состоит из поля какой-либо частицы. Дуглас, думайте о магнитном поле как о прямой деформации физического пространства. Так должны работать все чистые поля. Это должны быть механические деформации пространства. Вы можете думать о пространстве как о твердой упругой ткани с низкой плотностью и высоким натяжением. Магнитное поле есть механическая деформация самого пространства. Я бы хотел, чтобы вы напечатали этот вопрос и ответили, но мы оба знаем, что вы этого не сделаете.
— Марк (58 лет)
Флорида

A:

Когда Максвелл впервые придумал свои знаменитые уравнения электромагнетизма, он попытался сделать механическую модель с маленькими шестернями, колесами и прочим. От него быстро отказались, поскольку он не добавлял ничего, кроме усложнения уравнений поля.

У вас есть различные словесные утверждения о том, что такое поле «на самом деле». Вы говорите, что он сделан не из монополей, но я никогда не слышал, чтобы кто-то предполагал, что это так. Вы говорите, что это не имеет ничего общего с фотонами, то есть с квантовой механикой. Ваша картина звучит так, будто не соответствует специальной теории относительности.

Сочетание специальной теории относительности и квантовой механики позволяет производить расчеты вещей, которые можно измерить. Например, он дает предсказание гиромагнитного отношения электронов. Экспериментально значение равно 2,00231930462 с небольшой погрешностью в последнем десятичном разряде. «Прогноз КЭД согласуется с экспериментально измеренным значением более чем на 10 значащих цифр…»   

Какое значение дает ваша модель?

Майк В.

шт. Я не могу удержаться от того, чтобы не привести первые две строчки из примерно 100-страничного интервью, которое Фонд химического наследия провел с ученым (мой отец), который работал с магнитами в течение ~ 9 лет.0 лет. «Ребенком я обнаружил, что могу заставить булавки в коробке стоять, и, перемещая магнит, я могу заставить их двигаться. Я понятия не имел, что такое магнитное поле, и подозреваю, что до сих пор понятия не имею, что такое магнитное поле. магнитное поле есть, за исключением некоторых вещей, которые оно делает».

(опубликовано 04.09.2013)

Дополнение №3: электрические поля как виртуальные фотонные облака

Вопрос:

Кажется, что виртуальное фотонное облако существует только очень близко к статическому заряду. Как мы примирим это с (а) тем фактом, что силовые линии электрического поля тянутся вечно и (б) тем фактом, что виртуальные фотоны обмениваются на расстояниях, превышающих расстояние виртуального фотонного облака? Я представляю себе виртуальное фотонное облако, окружающее изолированный электрон. изменять. Внезапно протон оказывается рядом с электроном. Прежде чем протон прибудет на сцену, виртуальное фотонное облако плотно упаковывается вокруг электрона. (Виртуальное фотонное облако представляет собой статическое квантовое состояние, но это не означает, что виртуальные фотоны не движутся — подобно электронному облаку вокруг атома водорода). виртуальное фотонное облако меняет форму? Например, «растягивается ли» виртуальное фотонное облако, чтобы достичь протона, представляя повышенное присутствие виртуальных фотонов на пути, где они обмениваются между двумя заряженными частицами?
— JD (29 лет)
Луисвилл, Кентукки, США

A:

Классическое выражение поля говорит вам, как распространяется виртуальное фотонное облако. Таким образом, эти виртуальные фотоны не более и не менее сконцентрированы на заряде, чем классические поля. Изменения формы, когда присутствуют два заряда, определяются суммированием классических векторных полей. Так что да, между зарядами существует особенно сильное поле, но далеко от них поля имеют тенденцию гаситься.

Майк В.

(опубликовано 11.04.2015)

Дополнение №4: фотоны и магнитные поля

Вопрос:

Магнитные поля нельзя объяснить, просто сказав, что они состоят из «фотонов». Какая дата их физического макияжа?
— Роберт Понсе (69 лет)
Port Hueneme

A:

В одном смысле вы правы, что не следует думать, что магнитные поля состоят из фотонов. Если у вас есть определенное количество фотонов каждого типа, ожидаемое магнитное поле равно нулю. Чтобы получить что-то вроде классического четко определенного магнитного поля, вам нужен большой разброс возможных чисел фотонов.* Это сильно отличается от предположения, что каждый фотон вносит какое-то поле.

С другой стороны, возможно, вы думаете, что помимо фотонов есть еще какой-то ингредиент. Нет.

Майк В.

*Если вы посмотрите, например, на уравнение 21 в этой статье (https://www.phys.ksu.edu/personal/wysin/notes/quantumEM.pdf), вы найдете выражение для магнитное поле в терминах операторов рождения и уничтожения фотонов.

(опубликовано 13.12.2015)

Дополнение № 5: фотоны и магнетизм поле равно нулю. Чтобы получить что-то вроде классического четко определенного магнитного поля, вам нужен большой разброс возможных чисел фотонов». механика. Эта тема сбивает меня с толку, потому что я думаю, что у меня есть базовое понимание «обычных» фотонов (например, видимого света), но такие фотоны имеют определенные энергии и длины волн, и они не движутся по замкнутому контуру, как магнитное поле.

к. «Магнитный» фотон кажется другим, чем «обычный» фотон, и я хотел бы понять, почему, если это возможно без понимания математики. Спасибо!
— Джеймс (30 лет)

A:

Я не смогу это объяснить, но могу прояснить некоторые моменты.

Фотоны, вносящие вклад в магнитные поля , ничем не отличаются от фотонов, вносящих вклад в электрические поля. Конкретный образец того, какие фазы присутствуют для разного количества фотонов, определяет, какие классические поля присутствуют.

Что касается отношения количества фотонов к классическим полям, я могу предложить аналогию, которую вы могли бы изучить, и которую было бы легче изобразить. Посмотрите на волновые функции, которые представляют состояния простого гармонического осциллятора (масса на пружине). (https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_harmonic_oscillator) Те, у кого определенная энергия, подобны состояниям фотонов с определенными числами и, следовательно, определенными энергиями. Одноэнергетические состояния SHO всегда равномерно распределены вокруг средней точки без среднего смещения и средней скорости. По точной аналогии, фотонные состояния с определенным числом не имеют среднего магнитного поля или электрического поля. Чтобы заставить SHO вращаться классически, вам нужно создать состояния, в которых интерференция между частями с разными энергиями вызывает отмену в одних частях и усиление в других. По мере того, как волна изменяется во времени, положения этих точек с низкой и высокой плотностью колеблются взад и вперед, что означает изменение положения и скорости. Аналогом для фотонов является изменение полей.

Майк В.

(опубликовано 16.01.2017)

Дополнение № 6: ингредиенты магнетизма?

Q:

Mike W сказал: «С другой стороны, может быть, вы думаете, что помимо фотонов есть какой-то другой ингредиент. Это не» Мальчик! Это смелое заявление. Конечно, вы имеете в виду «мы не знаем ни о каком другом ингредиенте» — как мы ничего не знаем о темной энергии и очень мало о темной материи. Интересно, что бы он сказал до постулирования фотонов. Прочитав всю дискуссию, мне кажется, что единственный верный ответ: «Мы не знаем». Сколько атомов/см в межгалактическом пространстве? Не так уж и много, гарантирую, поэтому можно было бы ожидать, что будет меньше этих жизненно важных фотонов, входящих и выходящих из электронов в среде, где меньше электронов, в которые можно входить и выходить, — но каково будет притяжение между двумя магниты в этой среде? Это было бы то же самое, не так ли? Конечно, удивительно, что если два сильных магнита поместить в самую разреженную область пространства, они все равно будут оказывать мощное воздействие друг на друга (притягивающее или отталкивающее), даже если они могут быть неподвижны относительно друг друга. Между ними явно что-то есть. Кто-то выше сказал, что магнитное поле не может существовать само по себе — это составляющая электромагнитного поля, и меня это интересует, потому что я считаю, что это поле должно присутствовать, когда магниты нет. Я думаю, вполне вероятно, что то, что составляет это поле, также составляет то, в чем свет создает волну, а свет, как нам говорят, является электромагнитной волной, такой же, как высокочастотная радиоволна. Мне (полному дилетанту) кажется бессмысленным утверждение, что свет — это волна, проходящая сквозь ничто. Другие волны — это все волны в чем-то — в воздухе, в воде, в веревке и т. д. Свет распространяется в пространстве с очень точно определенной скоростью. Несомненно, если бы структура пространства была немного другой, свет двигался бы немного медленнее или немного быстрее, так что это поле должно быть удивительно постоянным во всем пространстве и не зависеть от плотности атомов. Это, безусловно, должна быть очень эффективная транспортная среда, потому что свет может путешествовать миллиарды лет и все же достигать нас, не рассеиваясь больше, чем на квадрат расстояния. Так через что он путешествует? Есть ли какая-нибудь подсказка в том, что электрические и магнитные компоненты радиопередачи находятся под прямым углом? (Я имею в виду угол поляризации). Я видел объяснения того, как свет проходит через стекло или воду (где его скорость отличается от скорости в космосе), но это зависит от того, что атомы возбуждаются светом и испускают в ответ протон — удивительно, всегда в одном и том же направлении. Это объяснение объясняет дифракцию, однако тот же механизм нельзя применить к пустому пространству. Есть ли какой-либо ответ, за который может ухватиться неспециалист, или это одна из тех вещей, как sqrt(-1), которые могут быть только понимаете в области математики? Даже там есть твердое понимание того, что это такое, а не каковы его свойства?
— Майк Коллинз (71 год)
Гвинед, Уэльс

A:

Вы правы, что в целом мы не знаем всех ингредиентов мира. Мы, вероятно, даже не знаем основной формы теории, того, как пространство-время возникает из некоторых более глубоких форм и т. д. Тем не менее, в контексте того, что мы знаем, в магнетизме нет особой тайны. На самом деле магнетизм является частью электрослабой теории, которая является самой известной из имеющихся у нас теорий. Он предсказывает, например, магнетизм электрона с точностью более одной стомиллиардной.

Волны, которые вы упомянули, можно описать как тип поведения нижележащих сред — воды, воздуха и т. д. Однако на более глубоком уровне ингредиенты Вселенной (фотоны, кварки, нейтрино, глюоны…) в настоящее время могут быть описаны только как чистые квантовые волны сами по себе. Фотоны такие же основные, как и любые другие ингредиенты, которые у нас есть.

Возможно, когда-нибудь будут найдены какие-то более глубокие ингредиенты, и все наши нынешние фундаментальные поля частиц будут рассматриваться как возникающие из поведения этой более глубокой теории. Не окажется ли тогда, что более глубокая теория возникнет из еще более глубокой? Будет ли этот паттерн продолжаться вечно или достигнет самого глубокого уровня? Мы не знаем. Пока есть оборванные концы (несоответствие между общей теорией относительности и квантовой теорией поля, темной энергией и темной материей…), мы знаем, что мы не в самом низу стека. Если какая-то точка будет достигнута без основных оборванных концов, то, возможно, мы окажемся на самом глубоком уровне.

Майк В.

(опубликовано 15.06.2017)

Дополнение №7: нужны ли магнитные поля?

Q:

Я хотел бы задать, казалось бы, глупый вопрос. Каковы экспериментальные доказательства традиционной идеи магнитных полей? Мы должны помнить, что идея вращающегося перпендикулярного потока была основана на игнорировании магнетизма — орбитальные и вращающиеся электроны были неизвестны 150 лет назад. Я тщетно просил доказательства этого потока. Кажется, это всего лишь догадка, которая превратилась в веру. Предположим, что магниты были неизвестны в то время. Тогда эксперименты с электричеством привели бы к простому закону: одинаковые токи притягиваются, а противоположные токи отталкиваются. Затем этот основной закон объясняет магнетизм, например, выравнивание железных опилок вокруг магнита. Используя принцип Оккама, усложнение циркулирующего перпендикулярного потока кажется неоправданным. (Таким образом, вместо того, чтобы использовать закон Био и Савара для предсказания плотности перпендикулярного потока, можно включить скалярное произведение векторов тока для предсказания силы). Следовательно, магнитные силы просто действуют вдоль прямых линий между движущимися зарядами. Это тот же простой принцип, который работает для электростатических сил между стационарными зарядами. Нам не нужно предполагать, что Вселенная использует два совершенно разных силовых механизма. Движение просто изменяет электростатические силы. Магнитные поля определяются как непрерывные. Таким образом, поле, исходящее от северного конца стержневого магнита, огибает внешнюю сторону магнита к южному полюсу и возвращается через тело магнита обратно к северному полюсу. Теперь представьте себе магнит, сделанный из очень вязкого материала, который позволяет свободно движущемуся северному полюсу дрейфовать внутри него. Этот внутренний северный полюс отталкивается южным полюсом магнита (?) и снова уходит через его северный полюс. Нас всех этому учат, но для меня это не имеет смысла. Мы не должны рассматривать магниты как вечные двигатели. Силы начинаются и заканчиваются в точках: они не вращаются по кругу. Линии потока показывают, как отклоняются магнитные компасы, но ничто не циркулирует, кроме зарядов. Представление о круговых полях, возможно, возникло, когда вокруг проводящего провода были замечены кольца из железных опилок, но это была очень странная идея. Круговое магнитное поле в любой точке определяется как вектор, перпендикулярный создаваемой им магнитной силе. Однако, если вектор представляет что-то, что явно существует, например. физической силы или скорости ветра, ее перпендикулярные составляющие равны нулю, т. е. она не действует в перпендикулярном направлении. Таким образом, мы можем сказать, что циркулирующего магнитного поля, оказывающего наибольшее влияние в перпендикулярном направлении, не существует. Магнитное поле не более загадочно, чем электрическое.
— Эндрю (67 лет)
Шропшир, Англия

Телефон:

Вы правы в том, что силы между классическими течениями с достаточно статичным расположением могут быть выражены непосредственно через течения и смещения между ними. Это не так просто, как электростатика, потому что направление смещения и направления токов входят в несколько сложнее. способ. Но все же в этом случае использование описаний магнитного поля является лишь дополнительным математическим удобством. Как только вы начнете говорить о ускоряет классических зарядов, однако в дело вступают полные уравнения электромагнитного поля. Было бы крайне неудобно описывать электромагнитные волны (например, радиоволны и свет) в обозначениях, основанных на зарядах и токах, потому что эти волны свободно распространяются вдали от любых зарядов и токов.

Как только вы захотите включить квантовые спины, описания, которые не учитывают магнитные поля или даже более абстрактные сущности (векторные потенциалы,…), становятся бесполезными. Все практические магнитные материалы включают такие спины.

Mike W.

(опубликовано 26.07.2017)

Последующее наблюдение № 8: Квантовые флуктуации

Q:

фотоны … постоянно испускаются и повторно поглощаются электроном», но на самом деле мы имеем в виду не это. Две электромагнитно взаимодействующие частицы действительно окружены виртуальным фотонным облаком. атом) это облако совершенно неизменно во времени. Вообще ничего не происходит. Слова о вещах, флуктуирующих вокруг, — грубый способ передать одно из специфических свойств квантовых полей». Как взаимодействие между двумя частицами может привести к состоянию, в котором «вообще ничего не происходит»? Разве физическое взаимодействие не обязательно приводит к каким-то изменениям? Даже в чистом вакууме многое происходит, то есть существуют флуктуации нулевой энергии. Не могли бы вы подробнее рассказать о том, что вы имеете в виду относительно взаимодействий между атомными частицами и виртуальными фотонами в этом смысле? Кроме того, почему используется язык, указывающий на интерактивное движение между частицами («флуктуация вокруг»), если в субатомных облаках, таких как виртуальные фотоны, нет движения, и не могли бы вы более четко объяснить, как физика движения нарушается на субатомном уровне? -атомных масштабах, если это действительно то, что происходит?
— Родри Орденс (33 года)
Дуглас, остров Мэн, Британские острова

A:

Физическое взаимодействие не обязательно означает, что что-то происходит, по крайней мере, в обычном смысле этого слова. Например, представьте себе коробку, стоящую на полу. Коробка и пол, безусловно, взаимодействуют. Но мало что происходит. Ничего не меняется.

«Даже в чистом вакууме многое происходит, т. е. существуют флуктуации нулевой энергии». Это верно в следующем смысле: значения различных полей не фиксируются точно на нуле, а имеют распространяется вокруг этого, точно так же, как распространяется положение волны. Тем не менее, разброс поля не меняется во времени.

Я думаю, что небрежный язык используется потому, что мы инстинктивно пытаемся втиснуть квантовую реальность в классические картинки.

Mike W.

(опубликовано 30.09.2017)

Последующее наблюдение № 9: Представления электромагнитного поля

Q:

Во-первых, существует большая разница между статическими полями и электромагнетическими поставками. . Согласно официальной науке, магнетизм является «побочным эффектом» электрического тока, и обе силы (магнитная и электрическая) являются лишь двумя сторонами одной медали (электромагнетизм). Электростатическое и магнитостатическое поля — это два разных аспекта физической материи. Электростатическое поле не влияет на стрелку компаса, но оно влияет на металлы, такие как алюминий, на которые магнитостатическое поле не оказывает видимого действия, но явно влияет на другие магнитные поля. Электростатическое поле создается напряжением между противоположными электрическими зарядами. Электрическая сила «питается» разностью величин, которые стремятся обнулиться, достигнув нейтрального значения, подобно противоположным системам давления воздуха или уровня воды в соединенных емкостях. Вам нужен какой-то дисбаланс нейтральной материи, чтобы сделать ее электрически заряженной, что часто связано с дополнительной работой. Магнитное поле управляется противоположными ориентациями и может создаваться электрически нейтральной материей. Пернаментные магниты не требуют дополнительной работы для создания магнитных полей. Противоположные полярности притягиваются друг к другу, но они не нейтрализуют друг друга — если вы соедините 2 магнита, они будут работать как один магнит, и магнитное поле будет сильнее. Источником электрического поля является электрический заряд субатомной частицы, а источником магнитного поля — ее квантовый спин. это два разных внутренних свойства частицы, и оба одинаково важны … Согласно официальной науке, атомы могут генерировать магнитные поля из-за электронов, которые движутся вокруг ядра, создавая магнитное поле за счет индукции. Проблема в том, что концепция электрона, движущегося по орбите, как планета вокруг звезды, совершенно неверна. Электроны создают облака, в которых их положение, скорость и ориентация квантового спина остаются в постоянной суперпозиции и не определяются до тех пор, пока не будут измерены, поэтому у электронного облака нет абсолютно никакой возможности индуцировать определенное и однородное магнитное поле. И, наконец… Нет. на самом деле известно, что может быть физическим носителем для «виртуальных» силовых линий в пространстве — а статические поля могут взаимодействовать друг с другом на ОГРОМНОМ расстоянии (тысячи световых лет) — так что виртуальные фотоны работать не будут. Однако на «обычные» фотоны никаким видимым образом не влияют электростатические и магнитные поля — поэтому по логике они не могут нести их как отдельные силы. НО все электромагнитные волны включают в себя магнитные и электрические компоненты. Это не более, чем предположение, но МОЖЕТ быть, статические поля действительно могут изменить эти значения и поляризовать свет, что бы превратить его в носитель силовых линий???
— Астрал (возраст 33 года)
Польша

A:

Здесь есть изъян в ваших рассуждениях: «»нормальные» фотоны никаким видимым образом не подвержены влиянию электростатических и магнитных полей — поэтому по логике они не могут их нести , как отдельные силы». Пока уравнения для поля линейны, как и классические электромагнитные уравнения, ни один компонент поля не влияет на поведение любого другого компонента. Таким образом, отсутствие взаимодействия между статическими полями и распространяющимися просто говорит о том, что уравнения линейны, а не о том, могут ли одни и те же фундаментальные типы полей демонстрировать такое различное поведение.

Ваш аргумент о том, что виртуальные фотоны не могут вызывать дальнодействующих (1/квадрат расстояния) статических взаимодействий, неверен. Именно такое поведение ожидается для виртуальной фотонной картины.

Mike W.

(опубликовано 01.11.2017)

Дополнение №10: поляризованный свет и компасы для птиц

Q:

поляризованы магнитные или электростатические поля. На самом деле, есть недавнее исследование, которое показывает, что «внутренний компас» птиц сходит с ума, когда они подвергаются воздействию поляризованного света: http://physicsworld.com/cws/article/news/2016/feb/03/polarized -свет-сбрасывает-птиц-магнитный-компас-с курсаГоворят, что поляризованный свет позволяет птицам «воспринимать» местное магнитное поле. Это, вероятно, доказывает, что информация о поле «записывается» в поляризации световой волны…
— Астрал (33 года)
Польша

A:

Это очень классный результат, убедительно подтверждающий теорию моего покойного коллеги Клауса Шультена о том, что птицы воспринимают магнитные поля одним из способов. Механизм включает некоторые неравновесные скорости химических реакций, которые в необычайной степени зависят от магнитных полей. Поляризация света служит только для того, чтобы вызвать правильную химию в глазах птиц. Информация о поле вообще отсутствует в световой волне.

Майк В.

(опубликовано 10.11.2017)

Дополнение №11: магнитооптика

Вопрос:

Тогда как насчет магнитооптических датчиков, которые способны фактически визуализировать магнитные поля, используя поляризованные свет: https://www.rdmag.com/content/new-sensors-optically-visualize-magnet-fields На линейно поляризованный свет воздействуют магнитные поля, и этот эффект можно наблюдать в режиме реального времени. Так что же является в данном случае наиболее очевидным носителем информации о магнитных полях? Фотоны — а точнее магнитная составляющая ЭМ волн. Свойства фотонов определяются источником излучения, как суперпозицией 3-х составляющих (ЭМ и распространения). Линейная поляризация света определяет его распространение — при этом воздействие внешнего поля влияет на электромагнитные составляющие — и этот эффект можно измерить.