1r ciclo Viajar al lado de un electrón

[Siervo_Job38_4]

Hola a todos.

La ley de Ampere relaciona el campo magnético producido por un flujo de corriente eléctrica que pasa a través de un conductor eléctrico. La pregunta que planteo es la siguiente:

Si un observador (estático) en un marco referencia fijo ve que el campo magnético al rededor de un conductor eléctrico es producido por los electrones en movimiento, entonces, si colocamos a un observador (móvil) cuyo marco de referencia de mueve con la velocidad y la dirección de los electrones: ¿qué pasa con el campo magnético? ¿el observador seguiría viendo un campo magnético? ¿desaparecería el campo magnético?

Si el observador estático tiene una brújula, se sabe que la brújula se alinea con el campo magnético (la alineación sería perpendicular al conductor eléctrico), ¿qué pasaría con la brújula si el observador móvil se mueve junto a los electrones?

¿Saben si ya han posteado algo relacionado con el tema?

Saludos a todos.

[pod]

No en vano la electrodinámica fue uno de los campos más influyentes en la aparición de la relatividad. El artículo de 1905 de Albert Einstein que la inauguró se titulaba "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento" (https://www.lawebdefisica.com/arts/specrelweb/).

Este problema se puede resolver sin recurrir a la relatividad de Einstein, y seria ilustrativo que lo hiciera, pero yo personalmente prefiero ir directamente con la electrodinámica. En ella, el campo-electromagnético se estudia como una unidad, a menudo representada por un objeto llamado tensor de Faraday. Cuando tú proyectas dicho tensor a un sistema de referencia (léase observador) determinado, obtenemos una matriz 4x4 antisimétrica. En una matriz antisimétrica, los cuatro elementos de la diagonal tienen que ser cero por fuerza, los seis elementos que quedan por debajo de la diagonal quedan determinados por los seis que quedan por encima (son su negativos). Así, pues, dicha matriz 4x4 antisimétrica tiene exactamente seis grados de libertad. Es decir, queda totalmente determinada por seis números: esos seis corresponden exactamente a las tres componentes del campo eléctrico más las tres componentes del campo magnético.

Cambiar de sistema de referencia (léase, de observador) es más o menos equivalente a hacer un cambio de base en la matriz. Como sabemos, al hacer un cambio de base en la matriz, los componentes de la misma "se mezclan". Es decir, cuando hacemos un cambio de observador, parte de lo que antes era campo magnético ahora es campo eléctrico y viceversa. Es decir, los campos eléctricos y magnéticos pueden cambiar de valor según el observador. Son magnitudes relativas.

En algunas ocasiones (no siempre) es posible encontrar un cambio de base tal que el campo eléctrico o el magnético son nulos. Físicamente es muy claro que si existe un sistema de referencia donde todas las cargas estén en reposo (y suponiendo que no existe un monopolo), entonces no habrá campo magnético. Esto es lo que pasa en tu ejemplo.


Sobre lo que pasaría con la brújula, una cosa está clara: lo que le ocurra, no deberá depender del observador. Si un observador ve que la brújula cambia de orientación para orientarse con el paso de los electrones, entonces todos los observadores verán dicho movimiento. El detalle de qué fuerza está actuando puede variar entre observadores, porque los conceptos magnético y eléctrico son relativos; pero el resultado será el mismo. No puede ser de otra manera.

En general, suele ser más sencillo ponerse en el sistema de referencia donde la brújula está en reposo y hacer el razonamiento allí. Como hemos dicho, el resultado debe ser el mismo en cualquier sistema de referencia, así que podemos escoger el sistema de referencia donde todo sea más sencillo. En el caso de la brújula que no es solidaria a los electrones, está claro que (en su sistema de referencia) verá un campo magnético y tenderá a alinear su momento dipolar a dicho campo. La brújula que sí es solidaria a los electrones, en su sistema de referencia, sólo verá campo eléctrico y, por lo tanto, no habrá ningún momento de fuerzas aplicado sobre ella; permanecerá quieta.

[Alriga]

Hola Siervo_Job38_4 bienvenido a La web de Física, como miembro reciente echa un vistazo a Consejos para conseguir ayuda de forma efectiva

...¿Saben si ya han posteado algo relacionado con el tema?...

Además de la respuesta de pod puede interesarte repasar los hilos:

Campos eléctricos y magnéticos no invariantes

¿Puede un campo magnético aparecer como una combinación de campos eléctrico y magnético en otro sistema de referencia?

Paradoja de la Fisica

Saludos.

[diezmil]

Esta pregunta, me la estaba haciendo yo ahora mismo y he dicho, voy a ver si pregunto, pero antes de preguntar voy a buscar, y lo he encontrado. Gracias a todos por vuestras respuestas y preguntas.