Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электромагниттік өріс теориясындағы физикалық құбылыс – электромагнетизмнің арнайы салыстырмалылықты қамтитын жеңілдетілген түсіндірілуі.
Physical phenomenon in electromagnetic field theory
a simplified presentation of electromagnetism, incorporating special relativity
Релятивистік электромагнетизм – Кулон заңы мен Лоренц түрлендірулеріне сәйкес электромагниттік өріс теориясында түсіндірілетін физикалық құбылыс.
Relativistic electromagnetism is a physical phenomenon explained in electromagnetic field theory due to Coulomb's law and Lorentz transformations.
Электромеханика
Максвелл 1873 жылы электромагниттік өрістің дифференциалдық теңдеулер моделін ұсынғаннан кейін, өрістердің әрекет ету механизмі күмәндана бастады, мысалы, Келвиннің 1884 жылы Джонс Хопкинс университетінде өткізген шеберлік класы мен бір ғасырдан кейін осы оқиғаны еске алу іс-шарасында. Теңдеулердің әртүрлі қозғалатын бақылаушылар тұрғысынан қарағанда да сәйкес болуы қажеттігі ерекше салыстырмалылыққа алып келді, ол жарық және сәулелену арқылы байланысқан 4 кеңістіктің геометриялық теориясы болып табылады. Уақыт-кеңістік геометриясы электр технологиясын, әсіресе генераторларды, электрмоторларды және жарықтандыруды техникалық тұрғыдан сипаттауға мүмкіндік берді. Кулон күші Лоренц күшіне айналды. Мысалы, осы модельдің арқасында электр желілері мен қуат желілері құрылды және радиожиіліктік байланыс зерттелді. Ли Пейджтің 1912 жылғы жобалық сызбасынан бастап, оның 1940 жылғы «Электрдинамика» оқулығына дейінгі жұмыстарында релятивистік негізде толыққанды электромеханика құруға жасалған тыраштандыру көрінеді. Қозғалатын бақылаушылар тұрғысынан қарағандағы электр және магнит өрістерінің (дифференциалдық теңдеулерге сәйкес) өзара әрекеттесуі зерттеледі. Электростатикадағы заряд тығыздығы, қозғалатын бақылаушы үшін магнит өрісін тудыратын, тиісті заряд тығыздығына айналады. Ричард Фейнманның оқулығынан кейін 1960 жылдары электр және электроника инженерлерін оқыту және даярлау үшін осы әдіске қызығушылық қайта жанданды. Россердің «Релятивистік электромагнетизм» кітабы, сондай-ақ Энтони Френчтің оқулығындағы дұрыс заряд тығыздығын диаграммалық түрде көрсетуі танымал болды. Бір автор: «Максвелл – Ньютон, Кулон және Эйнштейннің нәтижесі» деп мәлімдеді. Электромагниттік өрістерді сипаттау үшін кешіктірілген потенциалдарды қолдану – релятивистік электромагнетизмнің көрінісі.
After Maxwell proposed the differential equation model of the electromagnetic field in 1873, the mechanism of action of fields came into question, for instance in the Kelvin's master class held at Johns Hopkins University in 1884 and commemorated a century later. The requirement that the equations remain consistent when viewed from various moving observers led to special relativity, a geometric theory of 4 space where intermediation is by light and radiation. The spacetime geometry provided a context for technical description of electric technology, especially generators, motors, and lighting at first. The Coulomb force was generalized to the Lorentz force. For example, with this model transmission lines and power grids were developed and radio frequency communication explored. An effort to mount a full fledged electromechanics on a relativistic basis is seen in the work of Leigh Page, from the project outline in 1912 to his textbook Electrodynamics (1940) The interplay (according to the differential equations) of electric and magnetic field as viewed over moving observers is examined. What is charge density in electrostatics becomes proper charge density and generates a magnetic field for a moving observer. A revival of interest in this method for education and training of electrical and electronics engineers broke out in the 1960s after Richard Feynman’s textbook. Rosser’s book Classical Electromagnetism via Relativity was popular, as was Anthony French’s treatment in his textbook which illustrated diagrammatically the proper charge density. One author proclaimed, "Maxwell — Out of Newton, Coulomb, and Einstein". The use of retarded potentials to describe electromagnetic fields from source charges is an expression of relativistic electromagnetism.
Принцип
Бір инерциялық санақ жүйесіндегі электр өрісі, біріншісіне қатысты қозғалатын басқа санақ жүйелерінде қалай көрінетіні мәселесі, қозғалмалы көздер тудырған өрістерді түсіну үшін маңызды. Ерекше жағдайда, өрісті құрастыратын көздер санақ жүйелерінің біріне қатысты тынышталады. Көздер тынышталған санақ жүйесінде электр өрісі берілген болса, мына сұрақ туындайды: басқа санақ жүйесінде электр өрісі қандай болады? Көздердің тыныш санақ жүйесіндегі белгілі бір нүктедегі (кеңістік және уақыт бойынша) электр өрісін және екі санақ жүйесінің салыстырмалы жылдамдығын білу, екінші санақ жүйесіндегі сол нүктедегі электр өрісін есептеу үшін қажетті барлық ақпаратты береді. Басқаша айтқанда, екінші санақ жүйесіндегі электр өрісі көз зарядтарының нақты таралуына емес, бірінші санақ жүйесіндегі электр өрісінің сол нүктедегі жергілікті мәніне байланысты. Осылайша, электр өрісі алыстағы зарядтардың әсерін толыққанды көрсетеді. Магнетизмге кіріспелік оқулықтарда электр тогымен байланысты магнит өрісін сипаттайтын Био-Савар заңы енгізіледі. Статикалық, еркін зарядтар жүйесіне қатысты тыныш тұрған бақылаушы магнит өрісін байқамайды. Дегенмен, сол зарядтар жиынтығын қарап тұрған қозғалмалы бақылаушы ток пен оның салдарынан туындаған магнит өрісін көреді. Яғни, магнит өрісі – қозғалмалы координаттар жүйесінде көрінетін электр өрісі.
The question of how an electric field in one inertial frame of reference looks in different reference frames moving with respect to the first is crucial to understanding fields created by moving sources. In the special case, the sources that create the field are at rest with respect to one of the reference frames. Given the electric field in the frame where the sources are at rest, one can ask: what is the electric field in some other frame? Knowing the electric field at some point (in space and time) in the rest frame of the sources, and knowing the relative velocity of the two frames provided all the information needed to calculate the electric field at the same point in the other frame. In other words, the electric field in the other frame does not depend on the particular distribution of the source charges, only on the local value of the electric field in the first frame at that point. Thus, the electric field is a complete representation of the influence of the far away charges. Alternatively, introductory treatments of magnetism introduce the Biot–Savart law, which describes the magnetic field associated with an electric current. An observer at rest with respect to a system of static, free charges will see no magnetic field. However, a moving observer looking at the same set of charges does perceive a current, and thus a magnetic field. That is, the magnetic field is simply the electric field, as seen in a moving coordinate system.
Артықшылық
Бұл мақаланың атауы артық, өйткені электромагнетизмнің барлық математикалық теориялары релятивистік болып табылады. Шындығында, Айнштейн жазғандай, "Арнайы релятивистік теория – Клерк Максвелл мен Лоренцтің электродинамикасының жүйелі дамуы ғана еді". Максвелл теориясындағы кеңістіктік және уақыттық айнымалыларды біріктіру төрттік манифольдты қабылдауды талап етті. Жарық жылдамдығының шектігі және басқа да тұрақты қозғалыс жолдары аналитикалық геометриямен сипатталды. Ғарыштағы электр және магниттік векторлық өрістердің ортогоналдығы уақыт факторы үшін гиперболалық ортогоналдықпен кеңейтілді. Людвик Сильберштейн 1914 жылы "Релятивистік теория" атты оқулығын жариялағанда, жаңа геометрияны электромагнетизммен байланыстырды. Фарадейдің индукция заңы Эйнштейнге 1905 жылы "магнит пен өткізгіштің өзара электродинамикалық әрекеті" туралы жазғанда ықпал етті. Дегенмен, осы мақалаға сілтеме жасаудағы мақсат – кеңістік-уақыт және зарядтардың аналитикалық геометриясын құру, ол күштер мен тоқтарға практикалық дедуктивті жол ұсынады. Электромагниттік түсінікке арналған мұндай "патшалық жол" болмауы мүмкін, бірақ дифференциалдық геометриямен бір жол ашылды: кеңістік-уақыттағы оқиғадағы жанама кеңістік – төрт өлшемді векторлық кеңістік, оны сызықтық түрлендірулермен пайдалануға болады. Электриктер байқаған симметриялар сызықтық алгебра мен дифференциалдық геометрияда көрініс табады. Сыртқы алгебраны электр және магниттік өрістерден 2-форма F құрастыру үшін және оның екілік 2-формасы *F үшін dF = 0 және d*F = J (тоқ) теңдеулері Максвелл теориясын дифференциалдық формалар арқылы көрсетеді.
The title of this article is redundant since all mathematical theories of electromagnetism are relativistic. Indeed, as Einstein wrote, "The special theory of relativity was simply a systematic development of the electrodynamics of Clerk Maxwell and Lorentz". Combination of spatial and temporal variables in Maxwell's theory required admission of a four manifold. Finite light speed and other constant motion lines were described with analytic geometry. Orthogonality of electric and magnetic vector fields in space was extended by hyperbolic orthogonality for the temporal factor. When Ludwik Silberstein published his textbook The Theory of Relativity (1914) he related the new geometry to electromagnetism. Faraday's law of induction was suggestive to Einstein when he wrote in 1905 about the "reciprocal electrodynamic action of a magnet and a conductor". Nevertheless, the aspiration, reflected in references for this article, is for an analytic geometry of spacetime and charges providing a deductive route to forces and currents in practice. Such a royal route to electromagnetic understanding may be lacking, but a path has been opened with differential geometry: The tangent space at an event in spacetime is a four dimensional vector space, operable by linear transformations. Symmetries observed by electricians find expression in linear algebra and differential geometry. Using exterior algebra to construct a 2 form F from electric and magnetic fields, and the implied dual 2 form *F, the equations dF = 0 and d*F = J (current) express Maxwell's theory with a differential form approach.