物理 電磁気 2018/6-2018/2 Yuji.W

☆ 動く平面電荷が作る電磁場

動く平面電荷 平面電流 _

◇ ベクトル <A> 内積 * 外積 # 10^x=Ten(x) 微分 ;x 時間微分 ' 積分 $
ネイピア数 e e^x=exp(x) i^2=-1 e^(i*x)=exp(i*x)=expi(x)

デカルト座標単位ベクトル <x>,<y>,<z>
円柱座標座標単位ベクトル <hu>,<a>,<z> 球座標単位ベクトル <ru>,<a>,<b>

\3=2.99792458{定義値} 光速 c=\3*Ten(8)_m/sec

◇ 速度(対光速比) <b> 相対論的効果率 Γ(b)=1/root(1-b^2) 時間(光速倍) tc
質量(光速の2乗倍) @m 運動量(光速倍) <pc> 磁場(光速倍) <cB>

◇ 電磁気.国際単位系 真空の誘電率 ε0=Ten(7)/(4Pi*c^2)
 クーロン力定数 ke=1/(4Pi*ε0)=c^2*Ten(-7)=(\3)^2*Ten(9)_N*m^2/C^2

 真空の透磁率 μ0=4Pi*ke/c^2=1/(c^2*ε0)=4Pi*Ten(-7)_N/A^2
 \e=1.6021766208 素電荷 qe=\e*Ten(-19)_C
 qe/me=1.7588*Ten(11)_C/kg

◇ 1_eV=\e*Ten(-19)_J

物理定数 力学の単位 電磁気の単位 00

〓 平面電荷が平面に平行に動く 〓 .

◆ 2つの慣性系 x系,X系 X系のx系に対する速度(対光速比) <b.>=<x>*b.

X系のxy平面上に一様な平面電荷 電荷面密度 σ0 z>0 だけ考える

X系で観測した電磁場 <EK>,<cBK> x系で観測した電磁場 <E>,<cB>

クーロン力定数 ke=1/(4Pi*ε0) E0=2Pi*ke*σ0 とする。

X系で、電荷は静止しているから、

 <EK>=<z>*2Pi*ke*σ0=<z>*E0 & <cBK>=0

x系で <E>=<z>*Γ(b.)*E0 _

 <cB>=(<x>*b.)#(<z>*Γ(b.)*E0)=-<y>*Γ(b.)*b.*E0 _

{電場を求める際の別解} 平面電荷が平面に平行に動けば、長さが縮むから、面電荷密度が大きくなる。

 面電荷密度 σ=Γ(b.)*σ0 <E>=<z>*2Pi*ke*σ=<z>*Γ(b.)*2Pi*ke*σ

また <cB>=-<y>*b.*2Pi*ke*σ とも書ける。

■ 次のように言い換える事ができる。

一様な平面電荷が静止しているときの電荷面密度 σ0
クーロン力定数 ke=1/(4Pi*ε0) E0=2Pi*ke*σ0

平面電荷はxy平面上にあって、速度(対光速比) <x>*b で動く z>0 だけ考える

 <E>=<z>*Γ(b)*E0 <cB>=-<y>*b*|<E>|

〓 平面電荷が平面に垂直に動く 〓 .

◆ 2つの慣性系 x系,X系 X系のx系に対する速度(対光速比) <b.>=<x>*b.

X系のyz平面上に一様な平面電荷 電荷面密度 σ0 X>0 だけ考える

X系で観測した電磁場 <EK>,<cBK> x系で観測した電磁場 <E>,<cB>

クーロン力定数 ke=1/(4Pi*ε0) E0=2Pi*ke*σ0 とする。

X系で、電荷は静止しているから、

 <EK>=<x>*2Pi*ke*σ0=<x>*E0 & <cB>=0

x系で <E>=<x>*E0 _

 <cB>=(<x>*b.)#(<x>*E0)=0 _

{電場を求める際の別解} 平面電荷が平面に垂直に動いても、面電荷密度は変わらない。

〓 動く平面電荷が作る電磁場 〓 .

◆ 一様な平面電荷が静止しているときの電荷面密度 σ0
クーロン力定数 ke=1/(4Pi*ε0) E0=2Pi*ke*σ0

■ 平面電荷はxy平面上にあって、速度(対光速比) <x>*b で動く z>0 だけ考える

 <E>=<z>*Γ(b)*E0 <cB>=-<y>*b*|<E>|

■ 平面電荷がその平面に垂直に動くときにできる電磁場は、平面電荷が静止しているときと同じ。

〓 一様な磁場を作る 〓 .

@ 一様な磁場だけあって、電場はない電磁場を作る

◆ 2つの慣性系 x系,X系 X系のx系に対する速度(対光速比) <b.>=<x>*b.

X系のxy平面上に一様な平面電荷 電荷面密度 σ z>0 だけ考える
平面電荷が作る電場 <EK>=<z>*E0 〔 E0=2Pi*ke*σ ke:クーロン力定数 〕

x系で、動いている平面電荷による電磁場 <E>,<cB>
点電荷が平面電荷から受ける力 <F>

■ <FK>=q*<EK>=<z>*E0

■ <EK>=<z>*E0

 <E>=<z>*E0*Γ(b.) & <cB>=-<y>*E0*Γ(b.)*b.

x系で、点電荷は速度 <b.> で動いているから、

 <F>/q=<E>+<b.>#<cB>

ここで <b.>#<cB>
=(<x>*b.)#[-<y>*E0*Γ(b.)*b.]
=-<z>*E0*Γ(b.)*b.^2 _引力{!}

 <F>/q
=<E>+<b.>#<cB>
=<z>*E0*Γ(b.)-<z>*E0*Γ(b.)*b.^2
=<z>*E0*Γ(b.)*(1-b.^2)

ここで Γ(b.)=1/root(1-b.^2) だから、

 <F>=<z>*E0/Γ(b.) _

 <F>/<FK>=1/Γ(b.) _小さくなる

{別解} X系で、点電荷は静止しているから、受ける力は最大になる。

 Fz/FKz=1/Γ(b.) _

{矛盾なく解けた!いろいろな事がまとまってきた!2018/2}

〓 {まとめ}動く平面電荷と点電荷の間に働く力 〓 .

◆ 点電荷が平面電荷から受ける力の大きさ 平面電荷はxy平面上 動く方向はx軸方向

@ 平面電荷も点電荷も静止 力 F1

A 平面電荷も点電荷も動く 平面電荷と点電荷の速度(対光速比) <x>*b. 力 F2

B 平面電荷は静止 点電荷の速度(対光速比) -<x>*b. 力 F3

C 点電荷は静止 平面電荷の速度(対光速比) <x>*b. 力 F4

■ F2/F1=1/Γ(b.) F3=F1 F4/F1=Γ(b.)

 F4 > F3=F1 > F2

お勉強しよう 2018-2011 Yuji Watanabe ☆

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