Есть ли у движущихся заряженных частиц и магнитное, и электрическое поле?

Рассмотрим покоящуюся заряженную частицу (электрон или протон). Он окружен собственным электрическим полем.

Теперь рассмотрим электрон, движущийся с определенной скоростью. Есть ли вокруг него еще электрическое поле?

Если вокруг него есть электрическое поле, почему, когда электроны движутся в проводнике (т. Е. В проводнике течет ток), вне проводника отсутствует электрическое поле?

Теперь, когда в проводнике течет ток (я не уверен, что происходит, если движение происходит не внутри проводника), он создает вокруг него магнитное поле. Я потерялся. Что случилось с электрическим полем? Он все еще там? Есть ли одновременно электрические и магнитные поля? Почему бы нам не поговорить о них?

Джонатан Глисон

Есть ли вокруг него электрическое поле?

да. Электрон движется (в нашей системе отсчета), поэтому теперь есть магнитное поле (в нашей системе отсчета), но с электрическим полем ничего не происходит.

я. Если вокруг него есть электрическое поле, почему, когда электроны движутся в проводнике (т. Е. Ток, если он течет по проводнику), вне проводника отсутствует электрическое поле?

Электроны в проводнике создают электрическое поле вне проводника; однако реально в проводнике будет столько же протонов, сколько электронов, и, следовательно, чистое электрическое поле вне проводника равно нулю.

II. Теперь, когда в проводнике течет ток (я не уверен, что происходит, если движение происходит не внутри проводника), он создает вокруг него магнитное поле. Я потерялся. Что случилось с электрическим полем? Он все еще там? Есть ли одновременно электрическое и магнитное поля? Почему бы нам не обсудить это?

Электрическое поле все еще существует (в некотором смысле), но его ноль , потому что электроны и протоны в проводнике нейтрализуют друг друга, поэтому нас это не волнует. (На самом деле, я считаю, что если принять во внимание релятивистские эффекты, что, вероятно, было бы глупо не делать в контексте электродинамики, то электрическое поле будет отличным от нуля). При этом, если по какой-то причине существовал поток движущихся электронов без протонов , то мы наблюдали бы как (ненулевое) магнитное, так и электрическое поле.

1. Гипотетически, если электрон движется со скоростью больше скорости света. Что происходит сейчас?

Специальная теория относительности утверждает, что этого не может быть :). В любом случае, если мы на мгновение притворимся немым, единственное, что изменится, - это сила тока и, следовательно, сила магнитного поля.

Адам Страндберг

я. Если вокруг него есть электрическое поле, почему, когда электроны движутся в проводнике (т. Е. Ток, если он течет по проводнику), вне проводника отсутствует электрическое поле?

В общем случае это не так. У проводящего материала, который достиг устойчивого состояния, внутри проводника будет нулевое электрическое поле, но поле вне проводника определяется суммарным зарядом проводника, а также его формой. При этом определенно возможно иметь установку с протекающими электронами и без электрического поля. Если у вас есть проволочная петля с количеством неподвижных положительных зарядов, которое соответствует количеству движущихся электронов, вне провода не будет электрического поля, потому что общий заряд равен нулю.

Чтобы быть более конкретным, электрическое поле, создаваемое электроном, накладывается на электрическое поле, создаваемое протоном, и результирующее поле фактически равно нулю, когда вы находитесь достаточно далеко по сравнению с расстоянием разделения двух зарядов.

II. Теперь, когда в проводнике течет ток (я не уверен, что происходит, если движение происходит не внутри проводника), он создает вокруг него магнитное поле. Я потерялся. Что случилось с электрическим полем? Он все еще там? Есть ли одновременно электрическое и магнитное поля? Почему бы нам не обсудить это?

Опять же, если есть чистый заряд, будет чистое электрическое поле. Если его нет, то электрического поля не будет. Также будет магнитное поле в результате движения зарядов.

Джон МакЭндрю

2. Теперь рассмотрим электрон, движущийся с определенной скоростью (меньше скорости света). Есть ли вокруг него электрическое поле?

По-прежнему существует электрическое поле, связанное с движущимся зарядом, но теперь есть еще и магнитное поле. Только движущиеся заряды могут испытывать эту магнитную силу.

я. Если вокруг него есть электрическое поле, почему, когда электроны движутся в проводнике (т. Е. Ток, если он течет по проводнику), вне проводника отсутствует электрическое поле?

Для идеального проводника с нулевым сопротивлением и с конечным током электрическая сила, действующая на электроны проводимости, приближается к нулю. Следовательно, электрическое поле внутри равно нулю. Это достигается за счет статической перестройки электронов внутри, чтобы создать статическое электрическое поле, которое нейтрализует любые другие внутренние электрические поля.

Однако внешнее электрическое поле из-за избыточного заряда в проводе, исходящего от источника тока, все еще существует. Представьте себе конденсатор, который медленно разряжается, когда в области между пластинами есть электрическое поле, но нет электрического поля внутри пластин, по которому проходит ток.

II. Теперь, когда в проводнике течет ток (я не уверен, что происходит, если движение происходит не внутри проводника), он создает вокруг него магнитное поле. Я потерялся. Что случилось с электрическим полем? Он все еще там? Есть ли одновременно электрическое и магнитное поля? Почему бы нам не обсудить это?

Движущийся заряд имеет магнитное и электрическое поле, которое может быть получено из потенциалов Линара-Вихерта. Все это обсуждается в любой книге по электричеству и магнетизму на уровне бакалавриата.

3. Гипотетически, если электрон движется со скоростью больше скорости света. Что происходит сейчас?

Специальная теория относительности учит нас, что существует универсальный предел скорости, с которым движется скорость света, и поэтому электроны не могут двигаться быстрее скорости света, независимо от того, сколько энергии вы вкладываете.