Welche Kraft bewegt Elektronen durch einen Leiter, der sich in einem Magnetfeld dreht [geschlossen]

Konzentrieren wir uns auf die Kraft. Elektrischer Strom in einem Draht wird durch Nettobewegung von Elektronen im Draht verursacht. Die Elektronen bewegen sich (insgesamt insgesamt) aufgrund der als Elektromagnetismus bekannten Grundkraft, insbesondere der elektrostatischen Anziehung oder Abstoßung zwischen geladenen Teilchen. Das ist die Grundlage für elektrische Felder und elektrisches Potential; das sind nur Möglichkeiten, diese anziehende und/oder abstoßende Kraft zwischen geladenen Teilchen/Objekten zu charakterisieren und zu analysieren. In der einfachen Situation, die Sie in Ihrer Frage beschreiben, gehört Magnetismus nicht dazu. (Obwohl es in Ihrer Antwort auf Ihre eigene Frage, die nie wirklich eine Frage, sondern ein Punkt war, eine Situation gibt, in der Magnetismus den Strom erzeugt.)

Coulomb-Gesetz:

|Kraft| = k_e (|q1 q2|) / r^2

ist die Größe, und die Richtung verläuft entlang einer Linie zwischen ihnen, attraktiv, wenn q1 und q2 entgegengesetztes Vorzeichen haben. Die Konstante k_e wird Coulomb-Konstante genannt und ist gleich 1/4πε0 , wobei ε0 die elektrische Konstante ist; k_e = 8,988×109 N⋅m2⋅C−2.

Aus Wikipedia „Elektromagnetismus ist die Kraft, die zwischen elektrisch geladenen Teilchen wirkt. Dieses Phänomen umfasst die elektrostatische Kraft, die zwischen ruhenden geladenen Teilchen wirkt, und die kombinierte Wirkung elektrischer und magnetischer Kräfte, die zwischen geladenen Teilchen wirken, die sich relativ zueinander bewegen.“

Strom fließt parallel zum elektrischen Feld, also bewegt sich zwar die Nettoladung, aber die erstere der beiden oben genannten (elektrisch, nicht magnetisch) tut dies. Sie benötigen eine orthogonale (senkrechte) Nettobewegung der Ladungen, damit der Magnetismus beteiligt ist.

Die Kraft, die auf Elektronen in einem Leiter Arbeit verrichtet, ist immer eine elektrische Kraft$\vec{F}=q\vec{E}$. Magnetische Kräfte können da keine Arbeit verrichten$\vec{F}=q(\vec{v}\times\vec{B})$steht immer senkrecht zur Geschwindigkeit$\vec{v}$.

Eine Sache, an die man sich erinnern sollte, ist, dass die EMF zu einem bestimmten Zeitpunkt berechnet wird und NICHT mit der Arbeit identisch ist, die an einer physikalischen Ladung geleistet wird, wenn sie sich durch den Leiter bewegt. Um die EMF zu berechnen, machen Sie eine Momentaufnahme der Situation und berechnen das Integral$\varepsilon = \oint{\vec{f}\cdot d\vec{r}}$, Wo$\vec{f}=\vec{F}/q$ist die "Kraft pro Ladungseinheit" auf das Elektron zu diesem Zeitpunkt . Betrachten Sie dies nicht als Arbeitsintegral, denn um die Arbeit zu berechnen, benötigen Sie Informationen über die tatsächliche Bewegung der Elektronen und die Kräfte, die auf sie wirken, wenn sie sich bewegen . Sie verwenden diese Informationen nicht, um die EMF zu berechnen. In der Praxis für die meisten Situationen, die Sie sich vorstellen können$\vec{f}$als und elektrisches Feld$\vec{E}$, die sich aus zwei Beiträgen zusammensetzt:

(1) ein konservativer Teil$\vec{E}_c$was befriedigt$\vec{\nabla}\times \vec{E}_c=0$, oder äquivalent (nach Stokes-Theorem)$\oint{\vec{E}_{c}\cdot d\vec{r}}=0$.

(2) ein nichtkonservativer Teil$\vec{E}_{nc}$die eine Locke ungleich Null hat:$\vec{\nabla}\times \vec{E}_{nc} \ne 0$. Das nichtkonservative elektrische Feld in einem Generator entsteht durch ein zeitabhängiges Magnetfeld (im Ruhesystem des leitenden Elektrons). Es hat$\oint{\vec{E}_{nc}\cdot d\vec{r}}\ne 0$und führt zu einem EMF.