3 Stromschleifen mit Nichterhaltung des Impulses, wenn man SIGNs speziell betrachtet

Gedankenexperiment I.

Stellen Sie sich zwei Drahtschleifen vor, zwei kleine Dipole B und C mit einer gemeinsamen Achse z (einander zugewandt) und (sagen wir) 30 cm Abstand B zu C. Bei Lichtgeschwindigkeit werden Informationen (einschließlich einer Änderung des Magnetfelds) angezeigt benötigen 1 Nanosekunde, um von C nach B zu gelangen.

  1. Lassen Sie den Strom in Schleife B zu Beginn einige Zeit eingeschaltet, damit die B-Felder bei C in +z-Richtung aufgebaut werden.

  2. Schalten Sie Schleife B schnell aus (Abfallzeit < 0,1 ns beispielsweise) zur gleichen Zeit, zu der ein Strom in Schleife C eingeschaltet wird (schnell, Anstiegszeit < 0,1 ns und entgegengesetzter Richtung in Bezug auf den vorherigen Strom in Schleife B).

  3. Wenn der Strom in Schleife C eingeschaltet wird, wird er auf diese Weise in das Feld von Schleife B eingetaucht und daher erhalten beide einen Impuls nach rechts in der +z-Richtung.

Schleife B ist jedoch "aus" (und offen, so dass keine effektiven Wirbelströme entstehen), wenn das "Rückkehr"-Feld von Schleife C ankommt.

Somit erfährt Schleife C (die sich frei bewegen kann) einen Impuls, der ihr einen Impuls in die +z-Richtung (nach rechts) gibt, während Schleife B keinen Impuls nach links erfährt.

Ich denke, dieses Argument ist ausreichend einfach zu skizzieren und zu erwägen.

Gedankenexperiment II. Wenn Sie jedoch argumentieren, dass "im Magnetfeld" von Schleife B nach links ein Impuls vorhanden ist, füge ich links eine dritte Schleife hinzu (nennen Sie sie A) und wieder, wenn B schnell geöffnet wird (kurze Abfallzeit). -- zur gleichen Zeit, in der ein Strom in A eingeschaltet wird (schnell und mit dem gleichen Sinn in Bezug auf den vorherigen Strom in Schleife B).

Sie sehen, während man (ohne Gleichungen und Ignorieren von Zeichen) mit der Hand winken kann, dass ein Magnetfeld "Impuls trägt", ist die Tatsache, dass man die RICHTUNG des Stroms in einer Schleife (oder Schleifen) wählen kann, die Energie aus diesem Feld absorbiert , und * somit kann man die RICHTUNG des Impulses in der Messschleife wählen. *

Auf diese Weise werden die Schleifen A und C (beide frei beweglich) beim Einschalten in das Feld von B eingetaucht, während sie Ströme im entgegengesetzten Sinne haben (A wird von Schleife B angezogen, während C abgestoßen wird) - daher erhalten BEIDE Schleifen ein Impuls nach rechts, in +z-Richtung.

Oh, und ich muss die Ströme in den Schleifen B und C ziemlich schnell abschalten, damit sie beide Impulse in der +z-Richtung erhalten, ohne die B-Felder voneinander zu "fühlen", denn sie werden "aus" sein, wenn diese Felder kommen.

Wenn Sie sich Sorgen über Streufelder machen, kann ich einen Stab mit sehr hoher magnetischer Permeabilität entlang der z-Achse hinzufügen, der sich von A nach C erstreckt, sodass im Wesentlichen das gesamte Magnetfeld auf der z-Achse enthalten ist.

Puh - einfaches Gedankenexperiment, aber eines, das meiner Meinung nach tatsächlich durchgeführt werden könnte.

Was wird passieren? Wird nach rechts (+z-Richtung) ein nachweisbarer Impuls übertragen, aber nicht nach links?

In den ersten Zeilen hast du "boop", "coil" und "dipole", zugeschrieben B (sowie C) Danach höre ich angewidert auf zu lesen!
"boop" taucht eigentlich nicht auf. Der Fachbegriff „Dipol“ soll nur verdeutlichen, was ich unter „Schleife“ verstehe. Außerdem haben Sie es versäumt, die wissenschaftliche Frage zu beantworten!
Entweder Schleifen oder Dipole, das ist keine Frage der Semantik!
Nein, die Schleife B erfährt einen Impuls nach links. Durch das Einschalten erzeugt die Schleife C eine elektromagnetische Welle, die auf die Schleife B trifft und diese beginnt, sich nach links zu bewegen. Dies wird als Strahlungsdruck bezeichnet. (Sonnensegeln!)

Antworten (1)

Ich kann sehen, dass Sie Ihrem vorherigen Gedankenexperiment mehr Wendung hinzugefügt haben, aber es kann mit einer einfachen Analogie verstanden werden. Stellen Sie sich das EM-Feld als Wasser und die Spulen als im Wasser schwimmende Boote vor. In dem Moment, in dem Sie den elektrischen Strom in der Schleife einschalten, startet das Boot seinen Propeller und beschleunigt in +/- z-Richtung (entsprechend der Richtung des Stroms), indem es Impuls auf das umgebende EM-Feld überträgt. Das EM-Feld muss also keinen Impuls in eine vorgegebene Richtung tragen. Bevor Sie die zweite Spule einschalten, haben Sie tatsächlich ein statisches Magnetfeld (erzeugt von der ersten Spule), das an jedem Punkt eine Impulsdichte von Null hat. (EM-Impulsdichte = Poynting-Vektor / c^2, daher trägt das statische E/B-Feld keinen Impuls.)

Interessante Analogie. Mit dem Bootspropeller bewegt sich das Boot in eine Richtung und das Wasser in die entgegengesetzte Richtung, wodurch der Impuls erhalten bleibt. Aber hier gehen die Schleifen A und C in die +z-Richtung, kurz bevor das statische Magnetfeld zusammenbricht – weg! Es ist, als ob das Wasser weg wäre (in Ihrer Analogie). Also - was bewegt sich in die -z-Richtung, um Schwung zu erhalten? das ist hier die Frage.
Ein Impuls einer EM-Welle wird erzeugt, wenn Schleife A&C beschleunigt. Der Impuls bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit in den unendlich weit entfernten Weltraum und trägt einen Nettoimpuls in die -z-Richtung mit sich.
Felix – hm? Was erzeugt diese "EM-Welle" und wie viel Impuls in der -z-Richtung trägt sie - und entspricht dieser -z-Impuls in der EM-Welle dem Impuls der Schleifen A & C in der +z-Richtung?
Bewegt sich diese "EM-Welle" auch in +z-Richtung? Danke.
3 Stromschleifen mit Nichterhaltung des Impulses, wenn man SIGNs speziell betrachtet
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