Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Lukioissa alkoi jälleen fysiikan 7. ja toiseksi viimeinen kurssi nimeltä sähkömagnetismi. Kurssi alkoi magnetismin perusteiden esittelyillä ja samalla perehdyttiin magneettikentän käsitteeseen.

Kenttiin olemme tutustuneet jo gravitaatio- ja sähkökenttien yhteydessä, eikä niiden tajuaminen ollut hankalaa. Kirja ja opettaja selittivät mielestäni hyvin mikrotasolta lähtien miksi kenttiä syntyy ja miten tietyt hiukkaset/kappaleet reagoivat niihin joutuessaan.
Magneettikentän syntymisestä en sen sijaan saanut tyydyttävää perustelua. Näin minulle asiasta kerrottiin: sähkövirta tai liikkuva varauksellinen kappale saa aikaan magneettikentän, ja toisaalta magneettikenttä voi indusoida sähkökentän - mistä magneettikentän muodostuminen johtuu? Kuinka magneettikentät ja sähkökentät liittyvät toisiina?
Toinen kysymykseni koskee magneetteja ja tässä on tietoni siitä tiivistettynä: magneetti saa aikaan magneettikentän ja sen kenttäviivat kulkevat pohjoiskohtiosta poispäin muodostaen suljettuja silmukoita. Mitä eroa pohjois- ja eteläkohtiolla on ja miten ne muodostuvat?

Olisin erittäin kiitollinen mikäli valaisisitte minua. On hyvin rasittavaa mennä asiaa syvämmelle kun ei tiedä mistä siinä on pohjimmiltaan kyse.

Sivut

Kommentit (32)

HuuHaata
Seuraa 
Viestejä6115
Liittynyt8.11.2012

Kysymys on hyvä. Asia on vaikeaa selittää lukiotasolla, koska ymmärrys vaatii tietämystä reilusti yli lukiotason verran. Korjatkaa, ja selittäkää paremmin opin mielelläni hyvän selityksen asiasta.

Curiosity
Magneettikentän syntymisestä en sen sijaan saanut tyydyttävää perustelua. Näin minulle asiasta kerrottiin: sähkövirta tai liikkuva varauksellinen kappale saa aikaan magneettikentän, ja toisaalta magneettikenttä voi indusoida sähkökentän - mistä magneettikentän muodostuminen johtuu? Kuinka magneettikentät ja sähkökentät liittyvät toisiina?



Magneettikenttä:
http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_field

"Magnetic fields are produced by moving electric charges and the intrinsic magnetic moments of elementary particles associated with a fundamental quantum property, their spin."

"In special relativity, electric and magnetic fields are two interrelated aspects of a single object, called the electromagnetic tensor; the split of this tensor into electric and magnetic fields depends on the relative velocity of the observer and charge. In quantum physics, the electromagnetic field is quantized and electromagnetic interactions result from the exchange of photons."

Eli todelliseen asian ymmärtämiseen tulisi ensinnäkin ymmärtää tarpeellinen määrä kvanttimekaniikkaa. Toinen vaadittava ymmärrettävä asia olisi suhteellisuusteoria ja ainakin jonkin verran tensoreita

Mutta, mutta asioita voidaan yksinkertaistaa esimerkiksi tensorin osalta valitsemalla jokin yksinkertaistava koetapahtuma. Näin ilmiö johonkin asti olisi selitettävissä maallikoillekin. Tehdäänkö näin oppikirjoissa? Jossain määrin luultavasti.

Curiosity
Toinen kysymykseni koskee magneetteja ja tässä on tietoni siitä tiivistettynä: magneetti saa aikaan magneettikentän ja sen kenttäviivat kulkevat pohjoiskohtiosta poispäin muodostaen suljettuja silmukoita. Mitä eroa pohjois- ja eteläkohtiolla on ja miten ne muodostuvat?



Mitä kutsutaan pohjois- ja mitä eteläkohtioiksi on konventiokysymys.

Fysiikka on kokeellinen luonnontiede ja magneettikenttä on havaittu muodostuvan näin . Teoriat, jotka antavat selityksen minkälainen kenttä erilaisissa tilanteissa muodostuu ovat olemassa. Näin kysymys meneekin siihen mitä kvanttiteoria ja sähkömagneettisen kentän teoria sanovat (No Maxwellin yhtälöt kannattaisi toki hallita ensin). Josta päästäänkin QED:n ja vaiheeseen jossa kaikilla muilla paitsi kandivaiheen ohittaneilla teoreettisilla fyysikoilla on pää pyörällään.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä28896
Liittynyt16.3.2005
Curiosity
Kenttiin olemme tutustuneet jo gravitaatio- ja sähkökenttien yhteydessä, eikä niiden tajuaminen ollut hankalaa. Kirja ja opettaja selittivät mielestäni hyvin mikrotasolta lähtien miksi kenttiä syntyy ja miten tietyt hiukkaset/kappaleet reagoivat niihin joutuessaan.



No onpa teillä kirjat. Kerro se tiedeyhteisöllekin, miksi kenttiä syntyy, ja käy pokkaamassa Nobelit. Mutta joo, tuollainen ymmärryksen harhan tuova ilmiö oli lukio-opetuksessa jo minun aikana. Mutta usko pois, että ne asiat ovat oikeasti helvetin paljon monimutkaisempia.

Magneettikentän syntymisestä en sen sijaan saanut tyydyttävää perustelua. Näin minulle asiasta kerrottiin: sähkövirta tai liikkuva varauksellinen kappale saa aikaan magneettikentän, ja toisaalta magneettikenttä voi indusoida sähkökentän - mistä magneettikentän muodostuminen johtuu? Kuinka magneettikentät ja sähkökentät liittyvät toisiina?



Mistä joku johtuu on huono kysymys luonnontieteissä. Perimmäistä syytä vuorovaikutusten olemassaoloon ei saada koskaan selville. Luonnontiede voi tutkia vain miten luonto toimii, ei miksi se toimii niin kuin toimii.

Jos nyt pysytään klassisen sähkömagnetiikan alueella, niin sähkö- ja magneettikentät ovat havaittuja luonnonilmiöitä. Niiden molempien on kuitenkin havaittu seuraavan yleisemmän teorian, sähkömagnetismin, oletuksista eivätkä ne siten ole erillisiä toisistaan riippumattomia luonnonilmiöitä. Ns. Maxwellin yhtälöt kertovat miten sähkö- ja magneettikentät muodostuvat sähkövarauksista ja vaikuttavat toisiinsa. Lukiotehtävät ovat niin pitkälle yksinkertaistettuja, että kenttiä voidaan käsitellä erillisinä tai yksinkertaisten erikoistapauksiin sopivien yhtälöiden kautta. Maxwellin yhtälöt löytyvät Googlella, jos kiinnostaa, ja ne vektorianalyysin operaattorit, joita lukiossa ei opeteta, alan oppikirjoista. Noiden kenttien välinen perusrelaatio on, että sähkökentän muutos ajassa tuottaa magneettikentän ja magneettikentän muutos ajassa sähkökentän.

Toinen kysymykseni koskee magneetteja ja tässä on tietoni siitä tiivistettynä: magneetti saa aikaan magneettikentän ja sen kenttäviivat kulkevat pohjoiskohtiosta poispäin muodostaen suljettuja silmukoita. Mitä eroa pohjois- ja eteläkohtiolla on ja miten ne muodostuvat?



Sähkövarausten kaltaisia magneettivarauksia, eli yksinapaisia magneetteja, ei ole havaittu olevan olemassa. SIksi magneettikentät ovat ns, dipolikenttiä, eli niiden kenttäviivat muodostavat suljettuja silmukoita. Pohjois- ja etelänapa ovat samantapaisia asioita kuin positiivinen ja negatiivinen varaus. Ne on vain historiallisista syistä nimetty niin kuin ovat. Ei niillä ole fysikaalista eroa.

Olisin erittäin kiitollinen mikäli valaisisitte minua. On hyvin rasittavaa mennä asiaa syvämmelle kun ei tiedä mistä siinä on pohjimmiltaan kyse.



Sähkömagnetismiin perehtyminen on rasittavaa ja vaatii vuosien opiskelua. Oikoteitä onneen ei ole. Lukiossa asiat käsitellään vielä hyvin yksinkertaisella ja pinnallisella tasolla, mutta se taso on turhauttavuudestaan huolimatta omaksuttava kunnolla ennen syvemmälle käymistä, joka vaatii pykälää korkeamman tason matematiikan ja enemmän kuin kertaluokan enemmän tunteja kynän ja paperin ääressä. Näennäisesti sekalaiseen sähkömagneettisten kenttien sillisalaattiin tulee sitten aikanaan selkoa yliopstojen kenttäteorioiden kursseilla. Aineen magneettiset ominaisuudet, esimerkiksi ferromagnetismi, ovat vielä monimutkaisempia ja vaativat sähkömagnetismin lisäksi perehtymistä kvanttimekaniikkaan ja kiinteän olomuodon fysiikkaan. Ferromagetismista ei oikein saa käsienheilutteluselitystäkään hukkaamatta koko ideaa, ainakaan minä en ole nähnyt missään. Siitä seurannee myös yllättävän yleinen käsitys, että aineen magneettisissa ominaisuuksissa olisi jotain selittämätöntä.

Vierailija
Curiosity
.
Magneettikentän syntymisestä en sen sijaan saanut tyydyttävää perustelua. Näin minulle asiasta kerrottiin: sähkövirta tai liikkuva varauksellinen kappale saa aikaan magneettikentän, ja toisaalta magneettikenttä voi indusoida sähkökentän - mistä magneettikentän muodostuminen johtuu? Kuinka magneettikentät ja sähkökentät liittyvät toisiina?
Toinen kysymykseni koskee magneetteja ja tässä on tietoni siitä tiivistettynä: magneetti saa aikaan magneettikentän ja sen kenttäviivat kulkevat pohjoiskohtiosta poispäin muodostaen suljettuja silmukoita. Mitä eroa pohjois- ja eteläkohtiolla on ja miten ne muodostuvat?

Olisin erittäin kiitollinen mikäli valaisisitte minua. On hyvin rasittavaa mennä asiaa syvämmelle kun ei tiedä mistä siinä on pohjimmiltaan kyse.


Olet jo saanut pari vastausta. Magneetikentän ja sähkökentän kytkeytyminen toisiinsa voi pahimmillaan olla mutkikaskin juttu, erityisesti jos läsnä on ainetta. Tyhjiössä (tai ilmassa) asiat ovat hieman suoraviivaisempia.

Kritisoin saamiasi vastauksia siitä, että ne saattavat olla omiaan masentamaan enemmän kuin innostamaan. Kyllähän ne sinänsä ovat totta. Sähkömagnetismiinhan on nyt liitetty myös ytimissä vaikuttava heikko vuorovaikutus (joka selittää beetasäteilyn esiintymistä), josta työstä annettiin fysiikan Nobelin palkinto vuonna 1979, joten teoreettisesti yksinkertaisesta asiasta ei todellakaan ole kyse.

http://fi.wikipedia.org/wiki/S%C3%A4hk% ... rovaikutus

Minusta sinä voisit toistaiseksi keskittyä laskemaan esimerkiksi, miten suuren magneettikentän tunnettu virta ja geometria tuottaa. Siihen et tarvitse suhteellisuusteoriaa etkä kvanttiteoriaa. Samoin on hyvä osata laskea, miten suuria sähkökenttiä aivan staattiset varaukset pystyvät tuottamaan. Näilläkin taidoilla mennään jo pitkälle yliopisto-opinnoissakin. Sama pätee kaikkeen lukiossa opetettuun asiaan (tai ainakin päti minun aikanani kauan sitten). Jos on sisäistänyt lukion oppimäärän, niin pari ensimmäistä vuotta yliopistossa ovat helppoja ja voi aidosti keskittyä uuden oppimiseen – eikä tarvitse murehtia tenteistä selviämistä.

Muistathan, että Maxwell ei osannut yhtään suhteellisuusteoriaa, eikä kvanttiteoriaa.

Tensorit ovat asian matriisiesitys. Ei niissä sinänsä ole mitään ihmeellistä. Maxwellin yhtälöt ovat differentiaaliyhtälöitä. En tiedä miten paljon lukiossa nykyään opetetaan differentiaalilaskentaa (minun aikanani ei lainkaan).

Älä pelästy saamistasi vastauksista, vaikka minunkin mielestäni niissä on kyllä osa tottakin.

Esimerkiksi kvanttisähködynamiikka (QED)

http://fi.wikipedia.org/wiki/Kvanttis%C ... dynamiikka

on todella hieno teoria, jonka ennusteita on pystytty todentamaan kokeellisesti todella monen merkitsevän numeron tarkkuudella.

Ferromagnetismi ja muutkin aineen magneettisten ominaisuuksien kuvaukset vaativat lähes aina kvanttiteoriaa (esimerkiksi ferromagnetismi on aina aineen ominaisuus; yksittäinen atomi ei voi olla ferromagneettinen). Joitain ilmiöitä ei edes pysty selittämään klassisen teorian avulla (vaikkapa vaihtovuorovaikutus on puhtaasti kvantti-ilmiö).

Kysymyksesi on ihan hyvä, mutta siihen vastaaminen ei ole helppoa.
Kritisoin tähän mennessä saamiasi vastauksia siitä, että ne saattavat olla masentavia.
Saamiesi vastausten asiasisältöä en kritisoi.
Minusta lukion fysiikan pohjalta pystyy ymmärtämään hyvin paljon sähkömagnetismista (muista taas se James Clerk Maxwell).
.

Vierailija

Tuhannet kiitokset hyvistä vastauksista! Tästä on hyvä jatkaa opiskelua, vaikka ilmiöiden taustalla onkin paljon korkeampaa fysiikkaa kuin kuvittelin. Nyt tiedän ettei minulta ole jäänyt mitään sellaista huomioimatta ilmiöiden hahmottamisessa, jota minulta edellytettäisiin. Aion ehdottomasti tutustua (sen nyt mitä ylipäätään voin ymmärtää) selittämiinne aiheisiin.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä28896
Liittynyt16.3.2005
Vanha Erkki
Kritisoin saamiasi vastauksia siitä, että ne saattavat olla omiaan masentamaan enemmän kuin innostamaan.



Ei se ollut tarkoitettukaan umpikieron markkinaketkun valheelliseksi myyntipuheeksi vaan totuuden torven töksäykseksi. Jos jonkun tiedonjano sammuu totuuden kuulemisesta, hänestä ei ole ainesta fyysikoksi tai diplomi-insinööriksi. Niin se vain on. Sitä sakkia tulee sadoittain alan yliopistoihin joka vuosi - ja poistuu myös häntä koipien välissä. Sitten on parempi etsiä suosiolla oma uransa joltain muulta, teoreettisesti vähemmän vaativalta, alueelta.

Näilläkin taidoilla mennään jo pitkälle yliopisto-opinnoissakin. Sama pätee kaikkeen lukiossa opetettuun asiaan (tai ainakin päti minun aikanani kauan sitten). Jos on sisäistänyt lukion oppimäärän, niin pari ensimmäistä vuotta yliopistossa ovat helppoja ja voi aidosti keskittyä uuden oppimiseen – eikä tarvitse murehtia tenteistä selviämistä.



Tiedän kyllä, että tasoa on laskettu vuosi vuodelta, kun laiskat opiskelijat eivät viitsi opiskella ja herrat haluavat joka jampasta maisterin tai tohtorin, mutta ei kai se sentään noin surkeissa kantimissa vielä ole. Vielä 2000-luvulla TKK:n vaatimustasossa oli astronominen hyppy lukioon verrattuna ja opiskelijat joutuivat muutamaa superlahjakkutta lukuunottamatta todella koville. Voi sitä kitinän määrää, kun heille selvisi, että ohi ovat ajat, jolloin joka pikkuasiaa vatvotaan kaksi viikkoa ja jolloin riitti osata aina vain kyseisen kurssin tiedot.

Muistathan, että Maxwell ei osannut yhtään suhteellisuusteoriaa, eikä kvanttiteoriaa.



Ei, mutta osasi vektorianalyysiä. Se on se puute, joka estää klassisen sähkömagnetismin yleisemmän oppimisen lukiotasolla.

Vierailija
Neutroni
Vanha Erkki
Näilläkin taidoilla mennään jo pitkälle yliopisto-opinnoissakin. Sama pätee kaikkeen lukiossa opetettuun asiaan (tai ainakin päti minun aikanani kauan sitten). Jos on sisäistänyt lukion oppimäärän, niin pari ensimmäistä vuotta yliopistossa ovat helppoja ja voi aidosti keskittyä uuden oppimiseen – eikä tarvitse murehtia tenteistä selviämistä.

Tiedän kyllä, että tasoa on laskettu vuosi vuodelta, kun laiskat opiskelijat eivät viitsi opiskella ja herrat haluavat joka jampasta maisterin tai tohtorin, mutta ei kai se sentään noin surkeissa kantimissa vielä ole. Vielä 2000-luvulla TKK:n vaatimustasossa oli astronominen hyppy lukioon verrattuna ja opiskelijat joutuivat muutamaa superlahjakkutta lukuunottamatta todella koville. Voi sitä kitinän määrää, kun heille selvisi, että ohi ovat ajat, jolloin joka pikkuasiaa vatvotaan kaksi viikkoa ja jolloin riitti osata aina vain kyseisen kurssin tiedot.

Tästä keskustelusta saattaa tulla sellainen käsitys, että me kaksi olisimme kovastikin eri mieltä keskenämme. Minusta me emme ole. Ehkä ilmaisin jotkut asiat jopa osittain väärin, kun yritin olla kannustava.

Yritänpä uudestaan: Hyvä lukion oppimäärän hallitseminen on edellytys menestykselle yliopisto-opinnoissa jopa lahjakkaiden opiskelijoiden kohdalla. Yliopistossa uudet asiat tulevat melkoisen nopeatempoisesti lukioon verrattuna, eikä hitaita odotella. Lukion tiedot ovat kuitenkin edelleen voimassa täysimääräisinä ja ne auttavat jäsentämään uutta asiaa.

P.S. Osaatko arvata, millä perusteella päättelen sinun kirjoittavan melko paljon englanninkielellä?
.

Eusa
Seuraa 
Viestejä14785
Liittynyt16.2.2011

Disclaimer: omaa tutkimusta, jota ei ole kanonisoitu.

Magneettisia monopoleja voi olla, mutta ne eivät ole havaittavissa muuten kuin keskenään samanvaiheisina. Käytännössä kaksi magneettista monopolia kiertää toisiaan. Magneettisuus on pohjimmiltaan tilallisuutta; liikeavaruuden perusvärinä ja -aaltoilu muodostuu magneettisen säteilyn kentistä.

Sähkö tulee tähän hypoteesiin tuosta magneettisten monopolien kiertämisestä. Kun monopoli on pyörähtänyt kierroksen (4 vapausasteessa eli 4 ulottuvuudessa), on se vaihtanut vaihdetta monopoliparinsa kanssa. Toisella kierroksella se tulee samaan tilaan takaisin itsensä kanssa ja silloin tulee ratkaistavaksi kausaliteetti: syy ja seuraus. Tätä säilyttääkseen elektroni vaihtaa tietoa ympäristönsä kanssa, mikä näkyy sähköisenä potentiaalina ja havainto-/mittausaikana. Sähköinen varaussyke on siis kellokoneisto minkä mukaan yhteisrakenteet vanhenevat.

Tämän hypoteesin mukaan magneettiset ja gravitationaaliset kentät perustuvat samaan tilallisen pitkittäisvärähtelyn aaltokenttämekanismiin. Liikkuvien varausten avulla magneettikentän voimakkuus voi interferenssinä lisääntyä moninkertaiseksi.

Hienorakennevakio suoraan vapausasteista: 1 / (1^0+2^1+3^2+5^3+1^0/2^1*3^2/5^3) = 1 / 137,036

Vierailija
Eusa
Disclaimer: omaa tutkimusta, jota ei ole kanonisoitu.

Magneettisia monopoleja voi olla, mutta ne eivät ole havaittavissa muuten kuin keskenään samanvaiheisina. Käytännössä kaksi magneettista monopolia kiertää toisiaan. Magneettisuus on pohjimmiltaan tilallisuutta; liikeavaruuden perusvärinä ja -aaltoilu muodostuu magneettisen säteilyn kentistä.





Miksi siis magneettiset monopolit kiertäisivät toisiaan, jos ne ovat samansuuntaisia.

Niinkuin neutronin vastauksesta näkee, ei kentän kysymystä ole ratkaistu, vaikka tiedetään, miten se toimii käytännössä.

Magneettisuus on tavallaan suunta, kun spin esim, "lukkiutuu" kestomagneetissa siihen jää potentiaalia niinkuin kompassin neulan aina pyrkiessä kääntymään maan kentän suuntaan. Alkeisvaraukset toimivat myös "etävoimana" joka kannattelee jopa junia, liekö kenttä siten varautuneita hiukkasia, vai mahdollisuus ilmetä hiukkasina.

Trash
Seuraa 
Viestejä1931
Liittynyt25.2.2010

Liikkuvat varatut hiukkaset aiheuttavat magneettikentän. Kai tämä on havaittu myös esim. pelkillä elektroneilla? Ilman että ne olisivat samaan aikaan vuorovaikutuksissa positiivisten hiukkasten kanssa kuten johtimissa? Siis esimerkiksi että elektroniputkessa tai hiukkaskiihdyttimessä kiihdytetyt varatut hiukkaset synnyttäisivät ympärilleen magneettikentän?

Eusa
Seuraa 
Viestejä14785
Liittynyt16.2.2011
fata morgana
Eusa
Disclaimer: omaa tutkimusta, jota ei ole kanonisoitu.

Magneettisia monopoleja voi olla, mutta ne eivät ole havaittavissa muuten kuin keskenään samanvaiheisina. Käytännössä kaksi magneettista monopolia kiertää toisiaan. Magneettisuus on pohjimmiltaan tilallisuutta; liikeavaruuden perusvärinä ja -aaltoilu muodostuu magneettisen säteilyn kentistä.





Miksi siis magneettiset monopolit kiertäisivät toisiaan, jos ne ovat samansuuntaisia.

Niinkuin neutronin vastauksesta näkee, ei kentän kysymystä ole ratkaistu, vaikka tiedetään, miten se toimii käytännössä.

Magneettisuus on tavallaan suunta, kun spin esim, "lukkiutuu" kestomagneetissa siihen jää potentiaalia niinkuin kompassin neulan aina pyrkiessä kääntymään maan kentän suuntaan. Alkeisvaraukset toimivat myös "etävoimana" joka kannattelee jopa junia, liekö kenttä siten varautuneita hiukkasia, vai mahdollisuus ilmetä hiukkasina.


Kiertäminen on edellytys hitaudelle. Tuossa jäi kertomatta, että nuo kaksi toisiaan kiertävää monopolia ovat nimenomaan erivaiheisia. Monopolit ovat vaihelukittuneet toisiin samanvaiheisiin (vähän idiootti lause) ja pyrkivät säilyttämään etäisyydet. Vastakkaiseessa vaiheessa olevat monopolit toimivat samoin ja erivaiheiset ajautuvat pareiksi.

Eipä ole pakko tyytyä tiedottomuuteen, voi kehitellä hypoteeseja, jotka sovittautuvat havaintoihin.

Hienorakennevakio suoraan vapausasteista: 1 / (1^0+2^1+3^2+5^3+1^0/2^1*3^2/5^3) = 1 / 137,036

Neutroni
Seuraa 
Viestejä28896
Liittynyt16.3.2005
Vanha Erkki
Yritänpä uudestaan: Hyvä lukion oppimäärän hallitseminen on edellytys menestykselle yliopisto-opinnoissa jopa lahjakkaiden opiskelijoiden kohdalla. Yliopistossa uudet asiat tulevat melkoisen nopeatempoisesti lukioon verrattuna, eikä hitaita odotella. Lukion tiedot ovat kuitenkin edelleen voimassa täysimääräisinä ja ne auttavat jäsentämään uutta asiaa.



Kyllä, lukion tiedot pitää osata, mutta väitin vain sitä vastaan, että niiden osaaminen tekisi ensimmäisistä opiskeluvuosista helppoa. Ei todellakaan tee. Monella lukiossa lahjakkuutensa takia hyvin menestyneellä ensimmäinen ongelma on jo siinä, että pitää oppia tekemään työtä oppimisen eteen. Raakaa työtä ja paljon. Kokemusta löytyy...

P.S. Osaatko arvata, millä perusteella päättelen sinun kirjoittavan melko paljon englanninkielellä?
.



Varmaan jostain kielivirheestä. En tiedä sen tarkemmin.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä28896
Liittynyt16.3.2005
Trash
Liikkuvat varatut hiukkaset aiheuttavat magneettikentän. Kai tämä on havaittu myös esim. pelkillä elektroneilla?



Liikkuvat varaukset aiheuttavat ajan funktiona muuttuvan sähkökentän, joka tuottaa magneettikentän. Maxwellin teoria tuottaa havaintojen kanssa yhteensopivia ennusteita.

Ilman että ne olisivat samaan aikaan vuorovaikutuksissa positiivisten hiukkasten kanssa kuten johtimissa? Siis esimerkiksi että elektroniputkessa tai hiukkaskiihdyttimessä kiihdytetyt varatut hiukkaset synnyttäisivät ympärilleen magneettikentän?



Klassisesti kaikki vuorovaikutukset voidaan laskea erikseen ja summata. Sillä ei siis ole väliä onko elektroni johteessa muiden hiukkasten kanssa vai yksin. Yksinäiset hiukkasetkin tuottavat sähkö- ja magneettikenttiä liikkuessaan. Nosita Eusan höpinöistä ei kannata piitata. Se vetelee hatusta ihmeellisiä teorioitaan, joilla ei ole vähäisimpiäkään yhtymäkohtia havaintoihin.

Eusa
Magneettisia monopoleja voi olla, mutta ne eivät ole havaittavissa muuten kuin keskenään samanvaiheisina. Käytännössä kaksi magneettista monopolia kiertää toisiaan.



Jos ne monopolit on erottamattomasti sidottu toisiinsa, eivät ne ole monopoleja vaan dipoleja. Ei mikään luonnonlaki sano, ettei magneettimonopoleja voi olla olemassa. Jotkut teoriat jopa ennustavat sellaisia. Mutta niitä ei vain ole havaittu. Jos havaitaan, ne istuvat sähkömagnetismin teorioihin pienellä hienosäädöllä.

kfa
Seuraa 
Viestejä2517
Liittynyt13.3.2008
Neutroni
Vanha Erkki
Muistathan, että Maxwell ei osannut yhtään suhteellisuusteoriaa, eikä kvanttiteoriaa.



Ei, mutta osasi vektorianalyysiä. Se on se puute, joka estää klassisen sähkömagnetismin yleisemmän oppimisen lukiotasolla.



Tässä annan minäkin ääneni vektorianalyysin osaamiselle. Suuri osa laskennallisista ongelmista ensimmäisen korkeakouluvuoden aikana liittyi vektoreiden pyörittelyyn ja tarkemmin sanottuna vektoridifferentiaalilaskentaan. Fyysikon paras kaveri oli operaattori nimeltään nabla, jonka kanssa tehtiin tuttavuutta usein ja monasti erilaisissa koordinaatistoissa joko suoraan kertolaskuna, pistetulona tai ristitulona. Laskuharjoituksissa nablauksella suorastaan mässäiltiin.

Kim Fallström kfa+news@iki.fi

Trash
Seuraa 
Viestejä1931
Liittynyt25.2.2010
Neutroni
Trash
Liikkuvat varatut hiukkaset aiheuttavat magneettikentän. Kai tämä on havaittu myös esim. pelkillä elektroneilla?



Liikkuvat varaukset aiheuttavat ajan funktiona muuttuvan sähkökentän, joka tuottaa magneettikentän. Maxwellin teoria tuottaa havaintojen kanssa yhteensopivia ennusteita.

Ilman että ne olisivat samaan aikaan vuorovaikutuksissa positiivisten hiukkasten kanssa kuten johtimissa? Siis esimerkiksi että elektroniputkessa tai hiukkaskiihdyttimessä kiihdytetyt varatut hiukkaset synnyttäisivät ympärilleen magneettikentän?



Klassisesti kaikki vuorovaikutukset voidaan laskea erikseen ja summata. Sillä ei siis ole väliä onko elektroni johteessa muiden hiukkasten kanssa vai yksin. Yksinäiset hiukkasetkin tuottavat sähkö- ja magneettikenttiä liikkuessaan. Nosita Eusan höpinöistä ei kannata piitata. Se vetelee hatusta ihmeellisiä teorioitaan, joilla ei ole vähäisimpiäkään yhtymäkohtia havaintoihin.

Tuo magneettikentän syntyminen varattujen hiukkasten tasaisesta liikkeestä on vain vähän vaikeasti hahmotettavissa. Jos tasaisesti liikkuva varaus aiheuttaa magneettikentän, niin vastaavasti paikoillaan oleva varattu hiukkanen näyttäisi myös aiheuttavan magneettikentän jos havaitsija liikkuu sen suhteen tasaisesti. Tai jos pitkä ketju elektroneja ammutaan avaruuteen, on sitten havaitsijasta kiinni, liikkuuko se samaa nopeutta kuin elektronit, vai onko paikoillaan, että kokeeko se elektronien tuottavan magneettikentän?
Ja magneettikentän syntyminen johtimessa Ampèren lain mukaisesti: Elektronien nopeus johtimessa on vain millimetrejä sekunnissa, jos sitäkään. Jos johdinta liikutetaan vastakkaiseen suuntaan hissukseen samaa nopeutta, voidaan elektronien katsoa olevan paikoillaan ja positiivisten protonien liikkuvan tasaisesti.
Ymmärtäisin magneettikentän synnyn paremmin jos se liittyisi aina varatun hiukkasen liiketilan muutokseen tai tietynlaiseen sähkökentän muutokseen.
Maxwelin kenttämuutosvirran lisäys Ampèren lakiin olisikin siksi ymmärrettävä.
Entä sitten tasaisen virran aikaansaama magneettikenttä johtimessa? Kun elektronit liikkuvat johtimessa suuntaan x, ne jatkuvasti lähestyvät positiivisia ytimiä. Tällaisten sähköisten kenttien dipolit siis ovat jatkuvassa "kutistumis"tilassa. Vastaavasti samaan aikaan elektroneja loitontuu ytimistä suuntaan x. Eli äskeiseen verrattuna vastakkaissuunnassa olevat sähköiset dipolit ovat jatkuvassa kasvutilassa. Tapahtuu siis jatkuvaa sähkökentän muutosta -> magneettikenttä.
Tuo olisi siis selityksenä magneettikentän syntymiselle virrallisessa johtimessa jotenkin ymmärrettävämpi, mutta jos jo pelkästää elektronien tasainen liike tyhjiössä ilman positiivisia hiukkasia on todettu tuottavan magneettikentän, niin ajatus joutakooon roskakoriin.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Uusimmat

Suosituimmat