Как стать автором
Обновить

Комментарии 47

Зачем на хабре школьный курс физики?

Ну это же дополнительная аудитория… на статьи хабра натыктся чаще из поисковика… так они могут захватить школьников 9-11 класса… правда зачем это им нужно я не особо знаю...

Раньше в школьном учебнике за 8й класс была одна страничка про магнетизм. Через железные опилки посмотреть на магнитные поля.
В 10 и 11 классе чуть больше было.
Вот именно.
Интересно было бы узнать что является переносчиком магнитного поля и механизм его действия на фундаментальном уровне.
А то от чего оно возникает и как действует на железку — понятно. А что оно такое и из чего состоит — непонятно.
Эх… А я думал, что в этой статье ответ. Ну или хотя бы предположение. Тоже сюда полез из-за этого.
Ответ есть в Квантовании Магнитного Потока, но его нужно самому осмыслить и он противоречит официальной теории поля.
Квантование есть где-то в сверхпроводниках, ЕМНИП.
Квантование… сверхпроводники… а магнитик так и висит на холодильнике. При нормальных условиях.
Постоянное и не вихревое магнитное поле не выполняет работу.
Можно взять «определение» из Википедии:
Все взаимодействия частиц и их превращения в другие частицы в квантовой теории поля принято рассматривать как процессы, обязательно сопровождающиеся рождением и поглощением виртуальных частиц свободными реальными частицами


Известно, что движение заряженных частиц может вызывать вполне реальные фотоны. Следующий этап — предполагаем, что ЭМ взаимодействие тоже описывается фотонами, которые в обычных случаях описываются как виртуальные. Дальше теория расширяется на другие бозоны со спином 1 и объединяет ЭМ взаимодействие со слабым «ядерным».
Осталось затащить в обсуждение специалиста по КТП, который ответит на вопрос «Что такое виртуальная частица?».
Потому что взрослые за хабр уже не платят.
Одна надежда на ониждетей

PS. кстати о птичках. Почему здесь упоминается 9-11 класс? Разве не 7-й? Я проспал? Или ЕГЭ?
Хотя бы за тем, чтобы показать как объяснять довольно нетривиальные вещи простыми словами, не превращая всё в сумбурную «магию», не вызывая зевоту и нервный зуд у тех, кому это в обычной жизни нафиг не надо и кто об этом не знал бы, если бы вы ему так понятно и на пальцах не объяснили. Для понимания всего этого нам с вами хватило школьно йпрограммы, но школьной программы хватает не всякому, чтобы научиться объяснять это простыми словами на простых примерах.
Короче норм статья, полезная ссылка на книжку.
Ходят слухи, что в нашем КПИ на физмате учат учителей физики и математики. И да, там хотя бы немного учат физику сверх школьной программы.
Но позвольте! Что за… тут написана? как это «Источником любого магнитного поля являются движущиеся заряженные частицы» — что же теперь движется в электромагнитной волне (частиц там нет, а поле магнитное есть)? Ну хорошо, а в постоянных-то магнитах что за движущиеся заряженные частицы (только не говорите мне, что это спины движутся — квантовая механика будет против)? Какие-то непонятные воззрения изложены, не сильно согласованные с современной физикой…
Ну хорошо. ЭМ волны могут быть вызваны переменным током, вихревым током или вообще экзотикой типа «градиент плотности заряда» (точно не докажу, но по уравнениям Максвелла выходит так). Да, сама по себе волна типа
{E,H} = {E0,H0}exp{i(omega*t-(k,r))}
может существовать в среде с нулевыми 3 перечисленными мною выше величинами.
С другой точки зрения (микроскопической), переменный ток — это специфический случай переменного дипольного эл. момента, а вихревой ток по форме магн. поля похож на магнитный момент. Случай «градиент плотности заряда» в свою очередь является микроскопической характеристикой любого тела с квадрупольным эл. моментом.
Так и я о чем… Обратите внимание на название статьи! Это что же за представление такое? И еще удивительно — из статьи можно понять, что… ток в проводе это движение электронов в металле (?) (ну может я не так понял) — ну это же вообще неверно!
А как правильно? В металле. Не расплавленном.
Под действием приложенного поля электроны, действительно, начинают двигаться в металле (проводнике), но очень медленно (помниться, десятки сантиметров в секунду) — кстати, это проявление теплового действия тока — но ток-то возникает со скоростью света… Так что приходится признать, что хотя тепловое действие связано с движением зарядов, но собственно ток явление связанное с электрическим полем. Тут есть своеобразная путаница в понятиях. Мне иногда кажется, что проще было бы начинать сразу с уравнений Максвелла — но они понятны с точки зрения эфира, а он предан анафеме :))
Мне понятны уравнения без любого эфира. Мне не нужен эфир чтобы сказать, что в точке пространства есть величины E и H.
Наиболее полное классическое (значит без упоминаний о том, что металл проводит ток хорошо только при неспаренных элеткронах) представление о проводимости в металле можно представить из таких утверждений:
1. Эл. поле источника напряжения влияет на элетрон — со скоростью света, он начинает движение.
2. Движение электрона изменяет созданное им электрическое поле, а также — создает магнитное поле. Более точно это можно рассмотреть с точки зрения СТО.
3. Эл. и магн. поле влияет на соседние атомы. Но, одна из форм влияния эл. поля на вещество с ненулевой проводимостью — потери с мощность sigma*E. Тут же идет скин-эффект в простейшем случае, «нормальный».
4. Ну и в конце учитываем, что создаваемое в металле конечное электрическое поле E разгоняет электрон только до тех пор, пока он не столкнется с каким-то атомом или электроном. Описываем время между столкновениями как tau и полученную за это время кин. энергию как eE*tau.

Это все можно записать через уравнения Максвелла. Но тот же скин-эффект Вы наверное замахаетесь считать методами типа FDTD. И это ещё без учета дисперсии, которая есть, если мы не берем за основу epsilon = inf, sigma = inf.
А ещё бывает аномальный скин-эффект, где нельзя пользоваться материальным уравнением вида j=\sigma*E :)
Ну я этот случай и записал в пункте 4. ЕМНИП (недавно читал Вики) тут вопрос в соотношении между частотой ЭМ волны и временем своб. пробега электрона. Хотя нет, все же между «обыкновенной» толщиной скин-слоя и расстоянием св. пробега. Ну и от поляризации волны зависит — пробует волна иметь пол. в плоскости поверхности металла или в перпендикулярной.
dp/dt = eE — это точное уравнение.
Условно электрон стартует с p(v) = 0 (надо бы учесть СТО, но на практике такие поля сложно создать, чтобы достигнуть хотя бы актуальности поправки к гамильтониану типа «тонкая структура»).
Летит в каком-то направлении, пока не столкнется с атомом или другим электроном. Сразу следствие: в сильных полях и при частотах меньше 800 ПГц для меди может быть актуальным. При 829 ТГц скажем в меди будет более актуальным, особенно — если сила поля легко вытягивает 4s-электрон на расстояние 100 ковалентных радиусов от ядра.
но собственно ток явление связанное с электрическим полем

Электрический ток, это движение электрических зарядов. У вас есть другое определение?

Мне иногда кажется, что проще было бы начинать сразу с уравнений Максвелла — но они понятны с точки зрения эфира, а он предан анафеме :))

Вы в курсе, что уравнения Максвелла инвариантны именно относительно преобразований Лоренца, и что именно электродинамика теорию эфира и убила?
А как представить магнитный монополь?
А если заряженный шарик вращать вокруг его оси, то у него появится магнитное поле, как у Земли, направленное вдоль оси вращения.


Вы уверены? Все же вращать шарик нужно вокруг любой другой оси, которая не является осью симметрии распределния эл. заряда, ЕМНИП.
Хотя, если Вы начнете вращать с переменной угловой скоростью, то точно получите ЭМ волны.
Ага, я все же ошибся. Если я утверждаю про вихревой ток, значит вращение ширика/тора/цилиндра даже вокруг оси симметрии должно давать ЭМ волну. Ну и тем более — с релятивистской скоростью на периферии, когда понятие «квадрупольный эл. момент» возникнет у идеальной сферы. Или не возникнет, кто тут шарит в СТО?
ЭМ волна тут ни при чём. Статический вихревой ток порождает статическое же магнитное поле.
А ну да. Это будет как распределение вихревых токов, в цилиндрический координатах может быть записана как функция:
jphy(r,phy,z) = j0(r,z)
Но все же нужно точно посчитать. Берем пару ур. Максвелла и ток, у которого ротор не нулевой.
Вывести отсутствие ЭМ волн из уравнений Максвелла невозможно по одной простой причине: уравнения Максвелла линейны, а ЭМ волна — это решение однородных уравнений Максвелла (при токе равном 0 в каждой точке). В любое решение уравнений Максвелла можно добавить произвольное количество волн, и результат всё еще будет оставаться решением уравнений Максвелла.
Это понятно, что любая волна типа
E = E0*cos(omega*t+alpha)
H = H0*cos(omega*t+alpha)
требует строго нулевого значения в правой части такого уравнения:
laplas(H) — d2H/dt2 = — rot(j)

Значит, если у нас одновременно присутствует только одно из свойств магнитного поля — не быть решением ур. Лапласа или не иметь нулевой производной по времени, то у нас обязан быть вихревой ток.

Значит наш шарик (при постоянной скорости вращения) должен создавать магнитное поле, которое будет решением уравнения
laplas(H) = — rot(j)
Позвольте примерить на себя ступу и метлу Бабы-Яги и побыть против. (С) «Союзмультфильм».
Статья не содержит почти ничего выходящего за рамки школьного курса физики. Никаких интерсностей, необычностей, неожиданностей, и т.п… А в школе все учились. Причем в педагогическом плане статья тоже так себе — используемые аналогии вовсе неочевидны, да и вообще — аналогии это плохо.
«Представьте себе, что вокруг нас находится тонкая и прочная эластичная паутина». Закрыл глаза и представил. Открыл — нет никакой эластичной паутины. Почему силовые линии — которые сами есть э… иллюстрирующее понятие могут деформироваться?
«Такая модель наглядно демонстрирует то, почему...» В таком виде это не модель в современном понимании. Это «модель» где-то на уровне теплорода и флогистона.
«Движущийся заряд (или множество зарядов – в случае электрического тока в проводнике) создает вокруг себя «тоннель» из магнитного поля.» Относительно чего движется заряд? А если я движусь вместе с зарядом? Непонятно.
Это не вопросы — это именно замечания (придирки).
У электрона было обнаружено магнитное поле,… Это магнитное поле назвали спином
Это вообще не так и вводит юных и наивных читателей Хабра в заблуждение.
ru.wikipedia.org/wiki/Спин
А если бы это было так — и отцы-первооткрыватели на заре человечества действительно сказали — давайте магнитное поле электрона называть спином — то это бы заслуживало отдельной статьи — скажем э… типа «Развитие представлений о спине в 20-м веке».
Впрочем почти у любых статей на Хабре есть комментарии, которые как известно, часто интереснее самой статьи, и здесь разумные комментарии уже появились. Но Хабр все же не форум. А то можно было бы заводить тему: "Обсуждаем магнитное поле здесь" — и понеслось! И найдутся явные тролли и напишут: "Магнитное поле создается магнитным зарядом и я не понимаю как можно считать по другому" — и понеслось еще на 100500 страниц.
Я бы рекомендовал убрать статью в текущем виде, и заняться её существенной доработкой, хотя возможно это нереализуемо по, так сказать, системным причинам — в первую очередь отсутствию у автора какой-либо не общеизвестной информации.
А мне было интересно. Критикам скажу: это не академическая статья! Главное — объяснить на пальцах. У меня один из детей еще учится в гимназии с гуманитарным уклоном. Уровень преподавания физики, химии никакой. Сам закончил школу более четверти века назад. Понравилась книга по ссылке. Поверьте, как мне тут на хабре недавно заявили для 95 % самое то. :)
Относительно чего движется заряд? А если я движусь вместе с зарядом?

Тогда Вам нужно записать все 4 уравнения Максвелла в лоренц-инвариантной форме. Если Вы не движетесь, то на Вас от заряда будет действовать только поле E, вместо записи:
E' = gamma*(E + [v/c,B])
Если что, я использовал систему СГС.
Но считается, что электрический ток направлен слева направо.

Вот ещё… без комплементарной к данному утверждению картинки, фраза — ниачём.
Главное — не создать ток из сигма-минус гиперонов, это удивит человека со школьными знаниями физики и химии вроде:
Протон — тяжелая частица с эл. зарядом +1.
Электрон — легкая элементарная частица с эл. зарядом -1.
Ядро состоит из протонов и нейтронов.

Я конечно дурачок, но когда мы алюминий и медь в электролит помещаем - там атомы начинают двигаться от плюса к минусу (ионы) пытаясь соединиться с кислородом и водородом от электролита, в итоге получается одно вещество куда электроны хотят и другой, откуда бегут. Когда в одном месте избыток электронов в другом недостаток реакция останавливается т.к. электроны отталкивают другие. Подключив провод мы эти электроны отправляем в обход и снова создаем избыток там, где был недостаток, они туда с радостью несутся, что снова реакцию запускает. Вот оно батарейка и получается.

А в переменном мы не атомы двигаем, а электроны. В обратную сторону. Т.к. двигаем не разлагая элемент химически, раздавливая и уничтожая атомы к чертям, а направляя внутри него рандомно бегающие электроны к полюсам (которые получились из-за вращения) - так и атомы не разваливаются, и ток на месте. Магнитное поле заставляет электроны скопиться на одной стороне при изменении, потом направление меняем, и они в другую сторону побежали. Вот пока бегут - что-то делают. Стали и скопились - всё.

Как говорится есть нюанс. Не развалишь вещество или не приложишь пендаль - энергию не достанешь.

Отдельным минусителям - чтоб ставить минус - поправь. Не поправил - нехрен высказывать недовольство.

Минусы на хабре это чертова валюта (статью потом не напишешь нигде) - как и в пикабушине, и воспитывающая контенгент цитировать то, что все привыкли слышать.

То ли дело получить минус за оскорбление или нарушение, но получить его за непонимание по чьему-то мнению - это куда более продажно и политично, чем в науке положено быть. И это официальная позиция этой продажной фирмы. А потом Хабр заполнен статьями о политиках, потому что там больше всего народного одобрения и плюсиков - берешь хайп, высыпаешь, собираешь грибы, ай молодец развиваешься!

И очень показательно, что единственный тот кто это прочел тут же опять всадил минус. Чтобы показать, что не будь экрана он бы мне в лицо ссал. Росиюшка мать её, дави, трави, выживай, побеждай. Наука? Не, не слышали. Реформа удалась.

Как ваш комментарий вообще относится к тому комментарию, на который вы ответили?

А, имеется в виду что меня понесло, это правда.

Я пытался дать еще одну аналогию почему от плюса к минусу. Вот может они над постоянным думали, потом частицы - еще одно совпадение, так и записали.

Общий смысл "он не условно течет от плюса к минусу", а так записали ну и болт с ним.

"Химически" мы разве что водой разлагаем на катионы и анионы. Потом значит металлы (и группа NH4) движется к одному электроду, а кислотные группы - к другому.

А электроны при этом текут по цепи, то есть группа типа "NO3-" отдает свой электрон в цепь.

Я что-то пропустил в курсе физики и не понимаю, почему приложив магнитное поле к куску металла и подключив к нему с двух сторон вольтметр мы не наблюдаем постоянное напряжение (точнее не наблюдаем постоянное движение зарядов), а только когда магнитное поле изменяется. Можно тут какую-то аналогию понятную подобрать?

То есть при вращении проводника в МП получаем переменное напряжение, которое потом заряды и носит, а почему если магнит прислонить к проводу, понимая, что в нем четко есть южный полюс, куда будут стремится электроны - этот ток электронов не постоянный, или они что, мгновенно все перебегают к этому полюсу и получается что провод "намагнитился", и они снова стоят и ждут пока их в другую сторону погонят?

А с чего вообще электронам "бежать" в сторону магнитного полюса?


Вспомните силу Лоренца — она перпендикулярна вектору индукции магнитного поля, т.е. под её воздействием электроны стремятся летать "вокруг" линий магнитного поля, но не вдоль.

Если вы задаете вопрос задавшему вопрос - то короткий ответ глупого меня в том, что "от того что мы её иначе называем, она не перестает быть энергией"


Почитаю про силу Лоренца.

Причём тут вообще энергия?

Если приложить ещё в перпендикулярном направлении другое напряжение, можем получить эффект Холла.

Электроны не будут бежать к магнитному полюсу. Электроны бегут под действием электрического поля (если мы перейдем к СТО, то у нас не останется магнитного поля как отдельного, действующего на "движущийся заряд").

А вот для создания электрического поля в виде циркуляции (как вариант - вдоль куска дуги провода) нам нужно изменение потока магнитного поля через этот "кусок дуги" со временем.

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.