Spezielle Relativitätstheorie und Elektromagnetismus

Aber die Reihe sich bewegender Elektronen ist im Laborbild zusammengezogen, verglichen mit dem, was die Katze sieht. Sie können das auch in Ihren Screencaps aus dem Video sehen – Derek sieht 10 Elektronen pro Bildbreite, während im Restframe der Elektronen nur etwa 8½ Elektronen pro Bildbreite vorhanden sind.

Was möglicherweise verwirrend ist, ist, dass die Elektronen, soweit sie sich dessen bewusst sind (Elektronen sind sich nichts "bewusst", aber egal), nicht den gleichen gegenseitigen Abstand haben, wenn sie sich bewegen, als wenn der Draht keinen Strom führte.

Mit anderen Worten, die Elektronenreihe ist kein starres Objekt . Wenn jedes Paar benachbarter Elektronen durch ein starres Stäbchen getrennt wäre, müssten die Elektronen näher zusammenrücken, wenn der Strom zu fließen beginnt. Aber es gibt keine solchen Stäbe, und die Elektronenreihe kann sich frei dehnen , wenn der Strom zu fließen beginnt, und diese Dehnung wird durch die Längenkontraktion genau aufgehoben, so dass es im Labor so aussieht, als wäre der Abstand zwischen den sich bewegenden Elektronen gleich dem Abstand zwischen den stationären Protonen.

Was sieht die Katze? Wenn der Draht keinen Strom führte, bewegten sich die Elektronen und Protonen zusammen mit der gleichen Geschwindigkeit rückwärts (und mit dem gleichen zusammengezogenen Abstand, den die Katze die Protonen während des gesamten Experiments sieht). Wenn dann der Strom zu fließen beginnt, beginnen die Elektronen vor der Katze (in Bezug auf die Katze) kurz vor denen dahinter zum Stillstand zu kommen. Aus Sicht der Katze wird die Elektronenreihe also erheblich gestreckt.

In der Zwischenzeit wird Derek sehen, wie sich alle Elektronen gleichzeitig zu bewegen beginnen . Die Katze und Derek sind sich nicht einig, ob zwei Elektronen gleichzeitig ihre Geschwindigkeit geändert haben oder nicht – dies ist die Relativität der Gleichzeitigkeit und mathematisch notwendig, um die Längenkontraktion konsistent zu machen.

Das Video legt jedoch nahe, dass eine sich nicht bewegende geladene Katze in der Nähe eines stromführenden Kabels keine Kraft auf die eine oder andere Weise erfährt.

Betrachten Sie zunächst das stromführende Kabel ohne Rücksicht auf die Katze.

Wir legen fest , dass in dem Bezugssystem, in dem der Draht ruht, der Draht elektrisch neutral ist .

Das Obige ist entscheidend. Wenn eine positiv geladene Katze in Bezug auf den Draht ruht , wirkt seitdem keine Lorentz-Kraft auf die Katze

(1) Der Draht ist in diesem Rahmen elektrisch neutral

(2) Die Katze ruht in diesem Rahmen

Stellen Sie nun fest, dass sich die Katze mit den Driftelektronen bewegt. Dann wirkt in dem Rahmen, in dem der Draht ruht , nur eine magnetische Kraft auf die Katze, da der Draht in diesem Rahmen bestimmungsgemäß elektrisch neutral ist.

In dem Rahmen, in dem die Katze ruht, haben wir dann jedoch im Vergleich zum Ruherahmen des Drahtes

(1) die Driftelektronendichte ist kleiner

(2) die feste positive Ladungsdichte ist größer

Somit ist der Draht in diesem Rahmen nicht mehr elektrisch neutral und es wirkt nur noch eine elektrische Kraft auf die Katze.

In anderen relativ beweglichen Rahmen wirken sowohl elektrische als auch magnetische Kräfte auf die Katze.

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Warte was? Warum bewegen sich im Rahmen der Katze die Protonen, werden kontrahiert und der Draht geladen, aber im Rahmen von Derek bewegen sich die Elektronen, werden aber nicht kontrahiert und der Draht ist immer noch neutral?

Du denkst hier nicht klar. Die folgenden drei Aussagen können alle ohne logischen Widerspruch wahr sein:

(1) Elektronen im Draht bewegen sich in Dereks Rahmen

(2) Die sich bewegende Elektronendichte ist größer (ihr Abstand ist zusammengezogen) in Dereks Rahmen im Vergleich zu einigen (aber nicht allen).$^1$) relativ bewegte Frames.

(3) Der Draht ist in Dereks Rahmen elektrisch neutral.

1: In relativ bewegten Systemen, in denen die beweglichen Elektronen weniger schnell sind, ist ihre Dichte geringer als in Dereks System - in relativ bewegten Systemen, in denen die beweglichen Elektronen mehr Geschwindigkeit haben, ist ihre Dichte größer als in Dereks System

Ok, Sie fragen sich vielleicht, warum sich die Elektronen nicht zusammenziehen, nach dem, was Derek im Video gesagt hat. Derek und MinutePhysics haben jedoch einen schrecklichen Job gemacht, um zu erklären, wie Elektromagnete aus der Speziellen Relativitätstheorie funktionieren. Wenn er „Protonen“ sagt, meint er eigentlich die Zwischenräume, die die Elektronen verlassen, wenn sie driften. Der Grund, warum er „Protonen“ sagte, war, dass sein Ziel darin bestand, das Video so einfach wie möglich zu machen, aber das hat es letztendlich vermasselt. Der einzige Grund, warum diese "+ Zeichen" positiv sind, ist die Tatsache, dass die Elektronen nicht da sind. Die Elektronen ziehen sich tatsächlich zusammen, und die Dichte würde zusammen mit den positiven Räumen zunehmen. Wenn Sie sich jedoch mit demselben v wie die Elektronen bewegen, ziehen sich nur die positiven Räume zusammen, wodurch nur die Dichte der Räume erhöht wird, nicht jedoch die der Elektronen.

Ich hoffte, das half. Wenn Sie es auf den ersten Blick nicht verstehen, machen Sie einfach eine 2-stündige Pause und denken Sie noch einmal darüber nach. Schwitzen Sie nicht, es dauerte ungefähr 10 Jahre, bis ein brillanter Physiker auf diese Theorie kam! Ziehen Sie auch in Betracht, das, was ich gerade gesagt habe, auf ein Blatt Papier zu zeichnen, und ich bin sicher, es wird bei Ihnen Klick machen.

Du verstehst es nicht, weil es falsch ist. Sie können es nicht nur mit Längenkontraktion erklären. Sie müssen die Längenkontraktion sowie die Transformation der Felder unter der speziellen Relativitätstheorie berücksichtigen.

Hier ist die Lösung

https://www.youtube.com/watch?v=1FE0Z4lov7Y

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