Магнетизм як релятивістський ефект

1. Магнітна сила - релятивістське наслідок закону Кулона.

2. Релятивістські перетворення магнітних і електричних полів.

При вивченні властивостей електричних і магнітних полів може скластися помилкове враження, що це зовсім не пов'язані один з одним об'єктивні реальності.

Однак уже максвеллівська теорія електродинаміки встановлює глибоку внутрішню зв'язок між ними: всяка зміна магнітного поля супроводжується появою в просторі вихрового електричного, а змінне електричне поле є джерелом магнітного.

Зв'язок магнітного і електричного полів проявляється не тільки при їх зміні в часі. Одне поле переходить в інше при русі полів щодо спостерігача.

Заряд, нерухомий в лабораторної системі відліку, створює в просторі електростатичне поле. Але той же заряд може розглядатися рухомим спостерігачем як елементарний електричний струм. Це означає, що в рухомій системі відліку цей же заряд буде створювати магнітне поле.

Розглянемо ці цікаві ефекти на ряді простих прикладів.

Детально розберемо наступну нескладне завдання.

Уздовж прямолінійного струму I на відстані b від нього рухається зі швидкістю V точковий заряд q (рис. 14.1.). Яка сила діє на цей заряд?

Спочатку розглянемо цю задачу в лабораторній системі відліку. Провідник зі струмом не несе надлишкових зарядів, отже, на заряд q діє тільки магнітна сила Лоренца (див. 9.11):

Тут - вектор магнітної індукції поля прямолінійного струму I.

Hа відстані b від провідника індукція такого поля дорівнює (див. 8.7):

Тут ми скористалися тим, що, а

Зрозуміло, що - швидкість світла у вакуумі.

Таким чином, ми встановили, що на рухомий заряд буде діяти сила, спрямована до провідника зі струмом. Модуль цієї сили дорівнює