Galile elektromanyetizması - Galilean electromagnetism

Galile elektromanyetizması resmi elektromanyetik alan ile tutarlı olan teori Galile değişmezliği. Galile elektromanyetizması, referans çerçevesine göre relativistik olmayan hızlarda hareket eden yüklü cisimlerin çevresindeki elektrik ve manyetik alanları tanımlamak için kullanışlıdır. Ortaya çıkan matematiksel denklemler, tamamen göreli formlardan daha basittir çünkü belirli eşleme terimleri ihmal edilir.[a]:12

İçinde elektrik ağları Galile elektromanyetizması, bir kapasitörden geçen akımı veya bir bobinde indüklenen voltajı ölçmek için düşük frekanslı yaklaşımlarda kullanılan denklemleri türetmek için olası araçlar sağlar. Bu nedenle, Galile elektromanyetizması bir şekilde yeniden gruplamak ve açıklamak için kullanılabilir. dinamik ancak göreceli olmayan yarı statik yaklaşımlar nın-nin Maxwell denklemleri.

Genel Bakış

1905'te Albert Einstein Galilean olmayan karakterini kullandı Maxwell denklemleri teorisini geliştirmek için Özel görelilik. Maxwell denklemlerine gömülü özel özellik şu şekilde bilinir: Lorentz değişmezliği. Maxwell denklemleri çerçevesinde, hareketli yüklerin hızının ışık hızına kıyasla küçük olduğunu varsayarsak, yerine getiren yaklaşımları türetmek mümkündür. Galile değişmezliği. Bu yaklaşım, birbirini dışlayan iki ana sınırın kesin tanımını sağlar.elektrostatik (elektrostatik deplasman akımları veya omik akımlar ) ve yarımanyetostatik (manyetik alan değişiminin neden olduğu elektrik alanlı manyetostatik Faraday yasası, veya tarafından omik akımlar ).[1][2][3]Yarı-statik yaklaşımlar, örneğin Hauss & Melcher'da belirtildiği gibi, literatürde genellikle yetersiz bir şekilde tanıtılmıştır.[4][5] Galile elektromanyetizması iki rejimin genel olarak birbirini dışladığını gösterirken, genellikle tek bir rejim olarak sunulurlar. Rousseaux'a göre,[1] bu iki özel sınırın varlığı, elektromanyetizmanın neden Galile dönüşümleriyle uzun süredir uyumsuz olduğunun düşünüldüğünü açıklıyor. Bununla birlikte, her iki durumda da uygulanan Galile dönüşümleri (manyetik limit ve elektrik limiti), konu Levy-Leblond tarafından tartışılmadan önce mühendisler tarafından biliniyordu.[6] Bu dönüşümler Woodson ve Melcher'in 1968 kitabında bulunur.[7][b]

Sistemden geçen elektromanyetik dalganın geçiş süresi, sistemin tipik bir zaman ölçeğinden çok daha azsa, Maxwell denklemleri galile sınırlarından birine düşürülebilir. Örneğin, dielektrik sıvılar için kuasielektrostatiktir ve yüksek iletkenliğe sahip sıvılar için kuasimagnetostatiktir.[2]

Tarih

Elektromanyetizma, aşağıdakilere kıyasla ters bir yol izledi mekanik. Mekanikte, yasalar ilk olarak şu şekilde türetilmiştir: Isaac Newton Galilean formlarında. Beklemek zorunda kaldılar Albert Einstein ve onun Özel görelilik teorinin göreceli bir form alması. Einstein daha sonra bir genellemeye izin verdi Newton'un hareket yasaları göreli hızlarda hareket eden cisimlerin yörüngelerini tanımlamak. Elektromanyetik çerçevede, James Clerk Maxwell Denklemleri doğrudan göreceli formunda türetmiştir, ancak bu özellik beklemek zorunda kalmıştır. Hendrik Lorentz ve Einstein keşfedilecek.

1963 gibi geç bir tarihte Purcell[c]:222 Dünyanın manyetik alanında seyahat eden bir jet uçağının yaşadığı elektrik alanını hesaplamak için uygun olan aşağıdaki düşük hız dönüşümlerini sundu.

1973 Bellac ve Levy-Leblond'da[6] Bu denklemlerin yanlış veya yanıltıcı olduğunu, çünkü tutarlı Galile sınırlarına karşılık gelmediğini ifade edin. Rousseaux, bir başlangıç ​​eylemsizlik çerçevesinden ikinci bir çerçeveye bir hızda bir dönüşümü gösteren basit bir örnek verir. v0 ilk kareye ve ardından hızla hareket eden üçüncü bir kareye göre v1 ikinci kareye göre, bağıl bir hız kullanarak doğrudan ilk kareden üçüncü kareye gitmekten farklı bir sonuç verecektir.v0 + v1).[9]

Le Bellac ve Levy-Leblond, aşağıdaki gibi tutarlı Galile sınırlarına sahip iki dönüşüm sunar:

Elektrik sınırı, elektrik alan etkileri baskın olduğunda geçerlidir. Faraday'ın indüksiyon yasası önemsizdi.

Manyetik sınır, manyetik alan etkileri baskın olduğunda geçerlidir.

Jackson, Faraday denklemi için bir Galile dönüşümü sunar ve aynı zamanda bir Galile dönüşümünü de gerçekleştiren yarı-elektrostatik bir durum örneği verir.[10]:209–210 Jackson, dalga denkleminin Galile dönüşümleri altında değişmediğini belirtir.[10]:515–516

2013 yılında Rousseaux, Galile elektromanyetizmasının bir incelemesini ve özetini yayınladı.[1]

daha fazla okuma

Notlar

  1. ^ "Düşük hızlarda hareket eden cisimlerin elektrodinamiği deneyleri için, Galile teorisi en çok uyarlanandır çünkü matematik açısından işin payını almak daha kolaydır ve Özel Göreliliğin kesinlikle önemsiz olan kinematik etkisini getirmez. Galile sınırı. " [1]
  2. ^ "Bize göre, onlara en eski atıf, Woodson ve Melcher'in 1968'deki kitabıdır" [1]
  3. ^ Not: Purcell elektrostatik birimler kullanır, bu nedenle sabitler farklıdır. Bu MKS sürümüdür.[8]

Referanslar

  1. ^ a b c d e Rousseaux, Germain (Ağustos 2013). "Kırk yıllık Galilean Elektromanyetizması (1973-2013)" (PDF). Avrupa Fiziksel Dergisi Plus. 128 (8): 81. Bibcode:2013EPJP..128 ... 81R. doi:10.1140 / epjp / i2013-13081-5. S2CID  35373648. Alındı 18 Mart, 2015.
  2. ^ a b A. Castellanos (1998). Elektrohidrodinamik. Wien: Springer. ISBN  978-3-211-83137-3.
  3. ^ Castellanos (4 Mayıs 2014). Elektrohidrodinamik. Springer. ISBN  9783709125229.
  4. ^ Hermann A. Haus ve James R. Melcher (1989). Elektromanyetik Alanlar ve Enerji. Englewood Kayalıkları, NJ: Prentice-Hall. ISBN  0-13-249020-X.
  5. ^ Haus ve Melcher. "Statik ve Kuasitatiklere İlişkin Sınırlar" (PDF). ocs.mit.edu. MIT Açık Ders Malzemeleri. Alındı 5 Şubat 2016.
  6. ^ a b Le Bellac, M .; Levy-Leblond, J.M. (1973). "Galilean Elektromanyetizması" (PDF) (B 14, 217). Nuovo Cimento. Arşivlenen orijinal (PDF) 21 Ekim 2016. Alındı 18 Mart, 2015. Alıntı dergisi gerektirir | günlük = (Yardım)
  7. ^ Woodston, H.H .; Melcher, J.R. (1968). Elektromekanik dinamik. New York: Wiley.
  8. ^ Purcell Edward M. (1963), Elektrik ve manyetizma (1. baskı), McGraw-Hill, LCCN  64-66016
  9. ^ Rousseaux, Germain (20 Haziran 2008). "Yorum Yap Kuantum Vakumdan Manyetoelektrik Maddeye Momentum Transferi". Phys. Rev. Lett. 100 (24): 248901. Bibcode:2008PhRvL. 100x8901R. doi:10.1103 / physrevlett.100.248901. PMID  18643635. Alındı 16 Şubat 2016.
  10. ^ a b Jackson, J.D. (1999). Klasik Elektrodinamik (3. baskı). New York: Wiley. ISBN  0-471-30932-X.

Dış bağlantılar