Elektromagnetisme

[BW1996]

''In april 1820 stuurde Hans Christian Ørsted een elektrische stroom door een koperen draad. Hij zag dat een kompasnaald dat vlak bij de draad stond, begon te draaien en een andere stand innam. Hij kwam tot de conclusie, dat een elektrische stroom een magnetisch veld opwekt.'' Nu luid mijn vraag: waarom wordt door een elektrische stoom dit magnetisch veld opgewekt? Hoe werkt dit?

[physicalattraction]

Men heeft nou eenmaal gevonden dat een elektrische stroom een bron van magnetisme is, en vervolgens is dit gevat in de Maxwell vergelijkingen. Hier kun je meer over lezen op o.a. Wikipedia.

Wat is nu je exacte vraag? Waarom-vragen hebben namelijk al gauw een tendens filosofisch te worden.

[Antoon]

Een goede vraag. Maar er bestaat geen bevredigend antwoord over het mechanisme achter deze wisselwerking.

Dat geeft wellicht ook wel de omvang van de ontdekking van Orsted aan. Hij stelde een fundamenteel karakter van ons universum vast.

De wetten van maxwell beschrijven alle elektromagnetische verschijnselen. En dat doen ze zo goed dat je ze als axioma kan zien. Dat betekend dat we ze min of meer aannemen voor waarheid. Het kan zo zijn dat dit in de toekomst word verworpen en dat er een sluitend antwoord komt op je vraag. Maar uiteindelijk zul je op een bepaald niveau genoegen moeten nemen met een bepaalde aanname. Toevallig zit je met jou vraag direct aan het fundament.

[BW1996]

Dank

[jkien]

De "magnetische" kracht is een gevolg van relativistische lengtecontractie. Beschouw bijvoorbeeld de "magnetische" kracht die een stroom door een koperdraad uitoefent op een vrij elektron dat buiten de draad meebeweegt met de elektronen in de draad. In het labframe bewegen alle elektronen met dezelfde snelheid v naar links.

Maar in het frame van de elektronen staat het vrije elektron stil, dus er is geen magnetische kracht. Er is in dat frame wel een elektrostatische kracht vanwege de lengtecontractie van de bewegende koperdraad. In dat frame krijgt de koperdraad dus een positief ladingsoverschot, dat het negatieve elektron zal aantrekken.

Het is misschien verrassend dat de geringe driftsnelheid van elektronen, zeg 1 mm/s, via relativistische lengtecontractie aanleiding geeft tot een waarneembare "magnetische" kracht, maar dat is te danken aan het grote hoeveelheid deeltjes in een stuk koperdraad.

http://physics.weber.edu/schroeder/mrr/MRRtalk.html

[jkien]

Het is echt verbazingwekkend: lengtecontractie van de speciale relativiteitstheorie plus de elektrostatische kracht verklaart waarom een elektrische stroom een "magnetische" kracht opwekt. Een korte, eenvoudige berekening levert de grootte van die kracht.

Zie Purcell simplified, of in wikipedia: de oorprong van de magnetische kracht volgens de moderne didactische benadering van het relativistisch elektromagnetisme.

[BW1996]

hmmm, dit is inderdaad wel interessant... ik heb lang niet meer naar het forum omgekeken, ben van plan dit toch weer wat meer te doen...

[317070]

Het inzicht is verbluffend:

Inderdaad opmerkelijk. Ik vraag me wel af of je dan niet kunt stellen dat van de 3: elektrische kracht, magnetische kracht en relativiteit, er telkens 1 overbodig is. Dat je van elektromagnetisme relativiteit kunt afleiden is bekend, dat je van relativiteit en de elektrische kracht magnetisme kunt afleiden blijkbaar ook. Dus kun je ook van relativiteit en magnetisme de elektrische kracht afleiden, lijkt mij...