Z sentymentu, czy z asekuracji?

Prawo Gaussa

- dla elektryczności zwane również twierdzeniem Gaussa, to prawo wiążące pole elektryczne z jego źródłem, czyli ładunkiem elektrycznym.

- dla magnetyzmu jest dowodem na to, czego nie ma - czyli na brak monopoli magnetycznych, co w rezultacie prowadzi do błędnego wniosku, z którego wynikać ma, że pole magnetyczne jest „polem bezźródłowym”.

Określenie pola magnetycznego -  „polem bezźródłowym” pozbawione jest logicznego sensu niemniej od zarania występuje ono w różnego rodzaju publikacjach nie tylko popularnonaukowych, lecz także w podręcznikach i pracach naukowych podczas omawiania zjawisk elektromagnetycznych. Wprawdzie niektórzy autorzy zaraz dodają, że bezźródłowość świadczy o nieistnieniu monopoli magnetycznych a bardziej precyzyjni i dokładni dodatkowo dodają, że źródłem pola magnetycznego jest przepływ prądu i zmienne pole elektryczne jednak nie zmienia to faktu, że określenie to wprowadza pewien niepotrzebny zamęt.

Jeśli pole magnetyczne nie powstaje z niczego to znaczy, że ma swoje źródło i nie może być mowy o bezźródłowości pola magnetycznego.

Bezźródłowość pola magnetycznego zapisuje się w postaci równania, które stanowi jedno z czterech w obecnie znanej nam postaci równań Maxwella.

Po co nam takie równanie?, Z sentymentu czy z asekuracji?

Jeśli z sentymentu to znaczy, że fizykom trudno rozstać się z pojęciem monopolu magnetycznego.

Jeśli z asekuracji to znaczy, że lepiej dmuchać na zimne a nuż okaże się, że ktoś odkryje monopole magnetyczne.

Czy wszystko to, czego nie ma musimy dowodzić i zapisywać w postaci równania, które w wyniku daje zawsze zero, z którego nie możemy nic innego poza zerem wyliczyć?

Równań Maxwella w pierwotnej postaci było dwadzieścia, które po wprowadzeniu rachunku wektorowego zredukowano praktycznie do trzech a przedstawia się je w postaci czterech, tylko, po co?

W ogólnej postaci Prawo Gausa wiąże pole zdefiniowane, jako przestrzenny rozkład pewnej wielkości fizycznej z jego źródłem za pomocą strumienia pola.

W przypadku pola elektrycznego wyraża, że strumień pola elektrycznego przenikający przez powierzchnię zamkniętą S, ograniczającą obszar o objętości V jest proporcjonalny do źródła pola znajdującego się w obszarze tej objętości.

Jeśli w obszarze tym nie ma ładunku wówczas strumień pola elektrycznego przenikający przez powierzchnię zamkniętą przyjmuje wartość zerową, co wcale nie prowadzi do wniosku, że pole elektryczne jest polem bezźródłowym. Sytuacja taka ma miejsce, jeśli wybierzemy obszar zamknięty powierzchnią np. pomiędzy okładkami kondensatora płaskiego. Strumień pola elektrycznego przyjmuje także wartość zerową, gdy w obszarze zamkniętym powierzchnią znajdują się dwa ładunki różnoimienne tej samej wielkości (wartości bezwzględnej) – dipol elektryczny.

Prawo Gausa dla elektryczności mówi nam, więc o tym, że strumień pola elektrycznego przez dowolną powierzchnię zamkniętą jest proporcjonalny do źródła tego pola, czyli ładunku zamkniętego tą powierzchnią oraz przyjmuje wartość zerową, gdy powierzchnia zamknięta obejmuje ładunki różnoimienne tej samej wielkości a także, gdy nie obejmuje źródła pola – nie obejmuje ładunku.

Zatem Prawo Gausa dla magnetyzmu o ile chcemy go utrzymać mówi nam nie o bezźródłowości pola magnetycznego, lecz o tym, że strumień pola magnetycznego przez dowolną powierzchnię zamkniętą przyjmuje zawsze wartość zerową niezależnie czy powierzchnia zamknięta obejmuje czy też nie obejmuje źródło pola. Niezależnie czy źródłem tym jest przepływ prądu, zmienne pole elektryczne czy magnes stały.

Wówczas równanie takie wyrażać będzie także to, że pole magnetyczne jest tylko pojęciem pomocniczym – opisującym dodatkową własność centralnego pola elektrycznego wynikającą z uwzględnienia ruchu ładunków elektrycznych będących źródłem tego pola.

Natężenie pola elektrycznego w danym punkcie przestrzeni uzależnione jest nie tylko od chwilowego położenia tego punktu względem źródła pola, lecz musi być skorygowane o czynnik uwzględniający ruch źródła pola – ruch ładunku.

Siła oddziaływania wzajemnego dwóch ładunków będących względem siebie w ruchu jest uzależniona nie tylko od chwilowego wzajemnego ich położenia względem siebie, lecz także od wzajemnej względnej ich prędkości uwzględniającej fakt, że oddziaływania na odległość nie przebiegają natychmiastowo, lecz z określoną stałą prędkością c.

Powyższy problem porusza ebook „Tropem Webera”

http://ebookpoint.pl/ksiazki/tropem-webera-stanislaw-paciorek,s_0g01.htm

Nawet Maxwell mylnie interpretował prędkość, która występuje w jednym ze składników równania Webera na siłę oddziaływania wzajemnego ładunków elektrycznych pisząc:

„Najbardziej kompletną teorią tego rodzaju jest teoria W. Webera, któremu udało się objąć jedną teorią zjawiska elektrostatyczne i elektrodynamiczne. Stwierdził przy tym, że jest konieczne założenie, iż siła między dwiema cząstkami elektrycznymi zależy od ich względnej prędkości jak również od odległości.”

Jednakże trudności mechaniczne występujące przy założeniu, że cząstki oddziałują na odległość siłami zależnymi od prędkości są takie, że wstrzymują mnie przed uznaniem tej teorii za ostateczną”.

Czynnik uwzględniający prędkość względną ładunków w równaniu Webera nie mówi nam wcale, że siła wzajemnego oddziaływania ładunków zależy od ich względnej prędkości, lecz koryguje wartość tej siły, ponieważ oddziaływania nie przebiegają natychmiast. Wyrażony jest bezwymiarowo, jako stosunek względnej prędkości ładunków do prędkości rozchodzenia się oddziaływań podniesiony do kwadratu.