Dreht sich das elektromagnetische Feld?

Aufgrund des "Spins" der Elektronen wird ein kleines Magnetfeld erzeugt. Die Maxwell-Gleichungen implizieren, dass Magnetfelder auf Änderungen elektrischer Felder zurückzuführen sind. Wird das Magnetfeld dann erzeugt, weil sich das elektrische Feld mit dem „sich drehenden“ Elektron im Quantensinn des „Spinnings“ „dreht“ und diese Änderung des elektrischen Felds das Magnetfeld erzeugt?

Kann man verallgemeinern, dass sich das Magnetfeld also drehen würde, wenn ein Magnet gedreht wird?

Maxwell-Gleichungen besagen, dass ein veränderliches elektrisches Feld ein magnetisches Feld erzeugt, aber nicht unbedingt jedes magnetische Feld durch ein veränderliches elektrisches Feld erzeugt wird. Der Spin eines Teilchens erzeugt (aus nicht einfachen Gründen) einen magnetischen Dipol, der ein von Ladungsbewegungen unabhängiges Magnetfeld erzeugt.
Danke. Wissen Sie, wie man das dann erzeugte Magnetfeld ohne die Maxwell-Gleichungen berechnet?
Beim Gedanken an „Spin“ wird mir immer schwindelig.

Antworten (4)

Es ist durchaus möglich, dass sich ein elektromagnetisches Feld dreht und dies kann durch die Erzeugung eines solchen Feldes in einem Hohlraumresonator demonstriert werden. Das elektromagnetische Feld in einem Resonanzhohlraum ist normalerweise stationär, ändert sich jedoch in der Amplitude, so dass die sich ändernde Größe des elektrischen Felds ein Magnetfeld mit sich ändernder Amplitude erzeugt, das wiederum das sich ändernde elektrische Feld erzeugt. Wenn ein Drehmodus erzeugt wird, sind die Amplitude der elektrischen und magnetischen Felder konstant, aber es ist ihre Drehung um die Achse des Hohlraums, die die Zeitänderung erzeugt, die erforderlich ist, um die Felder aufrechtzuerhalten.

Die Feldgleichungen für das sich drehende elektromagnetische Feld lassen sich aus denen des konventionellen stationären Feldes ableiten. Sie erfüllen die Maxwell-Gleichungen, und es kann gezeigt werden, dass der Poynting-Vektor in Richtung des Feldspins zeigt. Computermodellierung der Ausbreitung der Felder unter Verwendung der FDTD-Technik (Finite Difference Time Domain) zeigt deutlich, dass sie sich drehen. Es wurde auch ein praktisches Experiment durchgeführt, um zu bestätigen, dass die Messungen der sich drehenden elektromagnetischen Felder wie vorhergesagt sind.

Weitere Details sind unter http://mike2017.000webhostapp.com/ verfügbar , die Feldplots der sich drehenden Felder enthält.

Wenn Sie mit "Spin" meinen, sich um seine Achse zu drehen, wie es die Erde alle 24 Stunden tut, dann ist es falsch, dass sich das elektrische Feld eines Punktteilchens dreht. Ein Punktteilchen hat keine Dimensionen, also hat es keine Achse, um die es sich drehen kann, und daher wird kein Magnetfeld erzeugt.

Die Eigenschaft des "Spins" von Elementarteilchen wird nicht durch ihre Rotation verursacht.

Nun sind die Magnetfelder unterschiedlich, weil es keine magnetischen Monopole gibt, also dreht sich ein Magnetfeld, wenn der Magnet gedreht wird.

Wie erklären Sie das durch "Elektronenspin" erzeugte Magnetfeld, wenn nicht durch eine Änderung des elektrischen Felds?
Der Spin ist, soweit wir wissen, eine intrinsische Eigenschaft, ebenso wie die Masse. Es ist mit einem Drehimpuls verbunden, aber es ist quantisiert, und die Symmetriegruppe ist nicht dieselbe wie die Symmetriegruppe von sich drehenden makroskopischen Objekten. Letzteres ist SO(3) und ersteres SU(2). Der Unterschied besteht grob gesagt darin, dass Sie im zweiten nach einer Drehung um 360 Grad mit einem Minuszeichen in den Ausgangszustand gelangen.
Ich verstehe das. Ich frage mich, wie das Magnetfeld aus diesem "Spin" resultiert.
Sie können das Magnetfeld nicht wie im klassischen Fall erhalten. Da Teilchen mit Ladung Null auch einen Spin haben, können Sie nicht annehmen, dass die Ladung in einer winzigen Kugel verteilt ist, und das Magnetfeld berechnen.
Wie berechnet man dann das Magnetfeld? Ich bin nur auf die klassische Berechnung gestoßen, also erklären Sie bitte die nicht klassische Berechnung.
Nehmen Sie eine geladene Kugel, die sich um die z-Achse dreht. Wenn Sie sich auf ein kleines Element der Kugel konzentrieren, sehen Sie, dass sich dieses kreisförmig um die z-Achse dreht. Dies ergibt einen Strom um die Schleife, der ein Magnetfeld induziert. Dann summieren Sie über alle Schleifen, bis Sie die gesamte Kugel abdecken, wobei Sie die infinitesimale Grenze nehmen. Praktisch geht das zum Beispiel über das Biot-Savart-Gesetz.
Sie sagten vorhin: "Sie können nicht annehmen, dass die Ladung in einer winzigen Kugel verteilt ist". Jetzt berechnen Sie das Magnetfeld, indem Sie annehmen, dass sich das Elektron als sehr kleine Kugel dreht.
Ich stimme der Berechnung zu, und deshalb frage ich, was das Magnetfeld wirklich verursacht, wenn sich die Größe der Kugel 0 nähert. Meine Lösung bestand darin, vorzuschlagen, dass der "Spin" des Elektrons irgendwie ein rotierendes elektrisches Feld verursacht. (fast notwendigerweise durch Maxwells Gleichungen.)
Ich habe nicht angenommen, dass die Kugel winzig ist, es spielt keine Rolle, welche Größe sie bereitgestellt hat, die nicht Null ist ... Was ein Elektron (Punktteilchen) wäre. Nun, die eine Sache nimmt die Grenze, wenn die Kugel auf Größe Null geht, mathematisch, und die andere ist, was physikalisch passiert. Physikalisch kann die Kugel nicht aus Elektronen bestehen, weil sie sich gegenseitig abstoßen. Es besteht aus Atomen, also kann man es nicht ewig kleiner machen.
Ich bin mir jetzt nicht sicher, wovon du redest. Sphäre besteht aus Atomen? Was? Und Sie "dachten nicht, dass die Kugel winzig ist", aber Sie haben die Grenze genommen, wenn sich der Radius 0 nähert?
Ich habe die Grenze nicht genommen, wenn der Radius Null ist, ich habe die Grenze genommen, wenn die "Dicke" der Schleifen auf Null geht, was eine Verfeinerung der Summierung (auch bekannt als Integral) ist. Was die Atome angeht, möchte ich sagen, dass eine Kugel aus reinen Elektronen oder anderen geladenen Elementarteilchen nicht möglich ist. Selbst wenn dies der Fall wäre, haben die Punktteilchen die Größe Null, sodass kein Magnetfeld vorhanden ist. Nun wirkt das magnetische Moment des Spins wie jeder magnetische Dipol auf ein rotierendes elektrisches Feld, jedoch nicht auf das Elektron, da dieses keine Größe hat. Ich sehe also nicht, dass Sie darauf hinweisen
Mein Punkt ist, dass das magnetische Moment nicht aus dem Nichts entstehen kann. Es muss an einem sich ändernden elektrischen Feld liegen. Der "Spin" eines Elektrons muss also irgendwie ein sich änderndes elektrisches Feld erzeugen.
In der klassischen Theorie vielleicht, aber wenn das Elektron die Größe Null hat, gibt es kein sich änderndes elektrisches Feld, das es möglicherweise erzeugen kann. Die Schlussfolgerung ist also, dass Sie die klassische Theorie des Elektromagnetismus nicht auf den Spin des Elektrons anwenden können
Aber genau das wird getan, wenn das Dipolmoment unter Verwendung des Biot-Savarts-Gesetzes abgeleitet wird. Erklären Sie ansonsten, wie ich das Dipolmoment mit nichtklassischen Methoden erklären kann.
Nun, die quantendynamische Beschreibung des Elektrons (Teilchen mit Spin 1/2) ist durch die Dirac-Gleichung gegeben. Wenn Sie dies mit einem externen elektromagnetischen Feld (Vektorpotential) koppeln, erhalten Sie eine Eichtheorie. Die Bewegungsgleichungen in dieser Theorie enthalten einen Term, der die Wechselwirkungsenergie des Magnetfelds mit dem intrinsischen magnetischen Moment des Teilchens ist. Diese Therm sagt das korrekte magnetische Moment eines Elektrons voraus. Ich werde die Berechnung hier nicht wiederholen, weil sie ziemlich langwierig ist, aber Sie können in einem Buch über Quantenmechanik nachschlagen, denke ich.

Der Spin entspricht dem quantisierten Drehimpuls. Jedoch ist ein wesentlicher Bruchteil des Spindrehimpulses eines Elektrons in seinem umgebenden elektromagnetischen Feld enthalten, wo überall außerhalb seiner Spinachse ein Poynting-Vektor ungleich Null existiert. Dieser elektronengebundene Poynting-Vektor entspricht der elektromagnetischen Energie-Impuls-Dichte, die um das Elektron zirkuliert. Das lokale Magnetfeld an einem gegebenen Punkt ist durch das Dipolfeld des Elektrons gegeben, während das elektrostatische Feld aus dem Coulomb-Feld einer punktförmigen Ladung resultiert [1] .

Bitte beachten Sie auch, dass sich weder ein elektrostatisches noch ein magnetostatisches Feld wie ein starrer Körper drehen kann. Dieses Missverständnis würde Maxwells und der relativistischen Elektrodynamik widersprechen. Siehe Spinnende Magnete und Jehles Modell des Elektrons .

Ihre Aussage "Die Maxwell-Gleichungen implizieren, dass Magnetfelder auf Änderungen der elektrischen Felder zurückzuführen sind." Ist nicht vollständig.

Eine korrigierte Aussage ist, dass die Maxwell-Gleichungen implizieren, dass Magnetfelder auf Änderungen der elektrischen Felder UND auf Ströme (die stationär sein können) zurückzuführen sind:

∇ × H = J + ∂ D / ∂ T

Wie Sie sehen können, das Magnetfeld H hat zwei "Quellen": die ∂ D / ∂ T Ein Teil ist auf unterschiedliche elektrische Felder zurückzuführen, wie Sie sagten (wobei D ist die elektrische Verschiebung), aber die J ist der Teil aufgrund der freien Strömungen. Aus diesem Grund erzeugt ein gewickelter Draht, durch den ein konstanter Strom fließt, ein Magnetfeld (ohne dass elektrische Felder geändert werden müssen).

Im Fall des Elektronenspins übersteigt dies meinen Wissensbereich, aber nach meinem begrenzten Verständnis der Quantenmechanik stammt das Magnetfeld aus dem stationären Teilchenstrom, der mit der Wellenfunktion des Elektrons verbunden ist. Es ähnelt also dem Magnetfeld, das von einer Drahtspule mit Strom entsteht.

Als weitere verwandte Anmerkung: Interessanterweise gelten die Maxwell-Gleichungen für jeden Trägheitsrahmen, sodass Sie argumentieren könnten, dass ein Beobachter, der sich in Bezug auf das Elektron bewegt, ein sich änderndes elektrisches Feld sieht ( weil sich das Elektron bewegt) und dies ein Magnetfeld erzeugt die für einen stationären Beobachter offenbar nicht existiert. Dies liegt daran, dass sich verschiedene Beobachter nicht über die elektrischen und magnetischen Felder getrennt einigen werden, sie werden sich jedoch auf die Existenz eines elektromagnetischen Tensors einigen (der die elektrischen und magnetischen Felder als seine „Teile“ enthält), und sie werden sich auf die physikalischen Auswirkungen einigen dadurch produziert.

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