Tipler, Physics (Fizyka)

wydanie drugie, Worth Publishers, 1982, str. 744

Rys. 27-2

Siły wywierane przez elementy prądu na siebie są nierówne i mają przeciwne znaki. B w elemencie 2 jest z powodu elementu 1 skierowany prostopadle do rysunku i działa siłą w lewo na element 2,

_    a z powodu elementu 2 jest w elemencie 1 zerem.

Element 1 ^K    1

h**x

Rys. 27-3

Pełne obwody zawierające elementy prądowe pokazane na rysunku 27-2. Wypadkowa siła, jaką obwód 1 wywiera na obwód 2 jest równa i przeciwna do wypadkowej siły, jaką obwód 2 wywiera na obwód 1.

Ta zależność jest niezwykła w tym, że siła wywierana przez element 1 na element 2 jest nierówna i przeciwna do wywieranej przez element 2 na element 1. Oznacza to, że te siły nie podporządkowują się newtonowskiemu prawu akcji i reakcji, co można zademonstrować na specjalnym przykładzie przedstawionym na rysunku 27-2. W tym przypadku pole magnetyczne w elemencie 2 jest z powodu elementu 1 skierowane prostopadle do płaszczyzny rysunku, zaś siła działająca na element 2 jest skierowana w lewo. Jednakże pole magnetyczne w elemencie 1 jest z powodu elementu 2 zerowe, ponieważ dl₂ * r jest równe zero. Stąd żadna siła nie jest wywierana na element 1. Jeśli siła F₁₂ jest jedyną siła wywieraną na dwuelementowy układ prądowy, układ ten będzie poruszał się w kierunku F₁₂ i liniowy pęd układu nie zostanie zachowany. Jak sobie zapewne przypominamy, to właśnie eksperymentalne obserwacje zachowania pędu w zderzeniach doprowadziły Newtona do sformułowania zasady akcji i reakcji. W większości przypadków elementy prądowe są tylko częścią pełnego obwodu. Jeśli pokazane elementy prądowe są częściami pełnego obwodu, jak to pokazuje rysunek 27-3, wystąpią siły działające na elementy pochodzące z innych części obwodu. Szczegółowa analiza wypadkowej siły wywieranej na jeden obwód przez drugi dowodzi, że siły wypadkowe są zgodne z trzecim prawem dynamiki Newtona, to znaczy siła wywierana na obwód 1 przez obwód 2 jest równa i przeciwnie skierowana do wypadkowej siły wywieranej na obwód 2 przez obwód 1. Analizę tę można znaleźć podręcznikach fizyki dla średnio zaawansowanych.

Możliwe jest stworzenie odpowiednika izolowanego elementu prądowego poprzez przyśpieszanie ładunków przez krótki czas, a następnie ich zatrzymywanie. Wówczas realny staje się problem naruszenia trzeciego prawa dynamiki Newtona (akcji-reakcji) i zachowania pędu. Jest to sytuacja, z którą wiąże się nasza dyskusja o działaniu z odległości, opisana w rozdziale 4. W naszym układzie musimy uwzględnić nie tylko elektryczne i magnetyczne pola, ale i elementy obu prądów. Konieczne do wytworzenia izolowanych elementów prądowych przyśpieszenia elektrycznych ładunków wytwarzają również elektromagnetyczne promieniowanie, które zawiera w sobie pęd. Szczegółowa analiza sytuacji, jaką przedstawiono na rysunku 27-2, dowodzi, że układ elementów prądowych rzeczywiście zostaje przyśpieszony na lewo, podczas gdy elektromagnetyczne promieniowanie przenosi pęd w prawo. Kiedy uwzględnimy w układzie pole i jego pęd, wypadkowy pęd układu znowu zostanie zachowany.

NEXUS • 31