Electromagnetisme relativiste

El electromagnetisme relativiste és un fenomen físic explicat en la teoria del camp electromagnètic per la llei de Coulomb i a les transformacions de Lorentz.

Electromecànica

En acabant de que Maxwell proponguera el model d'equació diferencial del camp electromagnètic en 1873, el mecanisme d'acció dels camps va ser qüestionat, per eixemple en la classe magistral de Kelvin celebrada en l'Universitat Johns Hopkins en 1884 i commemorada un sigle despuix.

El requisit de que les equacions permaneixqueren consistents quan es veuen  des de varis observadors en moviment va conduir a la relativitat especial, una teoria geomètrica del 4-espai a on l'intermediació és per llum i radiació. La geometria de l'espai-temps proporciona un context per a la descripció tècnica de la tecnologia elèctrica, especialment dels generadors, els motors i l'allumenament en un principi. La força de Coulomb va ser generalisada a la força de Lorentz. Per eixemple, en este model de llínees de transmissió i rets elèctriques es va explorar la comunicació per radiofrecuencia.

Un esforç per montar una electromecànica completa sobre una base relativista es veu en el treball de Leigh Page, des de l'esbós del proyecte en 1912 fins al seu llibre de text Electrodinàmica (1940). S'examina l'interacció (d'acort en les equacions diferencials) del camp elèctric i magnètic vist a través d'observadors en moviment. La densitat de càrrega en l'electrostàtica es convertix en la densitat de càrrega apropiada i genera un camp magnètic per a un observador en moviment.

En els anys xixanta, despuix del llibre de text de Richard Feynman, es va produir un resorgiment de l'interés per este método d'educació i formació d'ingeniers elèctrics i electrònics, i es va popularisar el llibre de Rosser Classical Electromagnetism via Relativity, de la mateixa manera que el tractament d'Anthony French en el seu llibre de text, que ilustrava en forma de diagrames la densitat de càrrega adequada.

Principi

L'interrogant de cóm es veu un camp elèctric en un marc de referència inercial en diferents marcs de referència que es mouen sobre el primer és crucial per a entendre els camps creats per fonts mòvils. En el cas especial, les fonts que creen el camp estan en repòs sobre un dels marcs de referència. Donat el camp elèctric en el marc a on les fonts estan en repòs, un pot preguntar-se: ¿quin és el camp elèctric en algun atre marc? Conéixer el camp elèctric en algun punt (en l'espai i en el temps) en el marc de repòs de les fonts, i conéixer la velocitat relativa dels dos marcs va proporcionar tota l'informació necessària per a calcular el camp elèctric en el mateix punt en l'atre marc. En atres paraules, el camp elèctric en l'atre marc no depén de la distribució particular de les càrregues de la font, només del valor local del camp elèctric en el primer marc en eixe punt. Aixina, el camp elèctric és una representació completa de l'influència de les càrregues lluntanes.

Alternativament, els tractaments introductoris del magnetisme introduïxen la llei Biot-Savart, que descriu el camp magnètic associat en una corrent elèctrica. Un observador en repòs sobre un sistema de càrregues estàtiques i lliures no vorà cap camp magnètic. No obstant, un observador en moviment que observa el mateix conjunt de càrregues percep una corrent, i per lo tant un camp magnètic. És dir, el camp magnètic és simplement el camp elèctric, com es veu en un sistema de coordenades en moviment.