Система отсчета при изучении электромагнитных явлений

В электродинамике необходимо рассматривать заряды (или магниты) в различных системах отсчета (покоящихся или движущихся).

Допустим, в какой-то системе отсчета имеются два одноименных точечных заряда q1 и q2 (рис 1, а). Случай, изображенный на рисунке, а (система K-неподвижные заряды), говорит лишь об электрическом взаимодействии q1 и q2 (здесь имеет место электростатическое отталкивание). Если же рассматривать это взаимодействие в системе отсчета К', движущейся относительно K с некоторой постоянной скоростью (рис. 1, б), то, кроме электрических сил отталкивания, следует учитывать и магнитные силы притяжения.

Из данного мысленного эксперимента можно сделать вывод: а) в системе отсчета, относительно которой заряд покоится, только электрическое поле; б) взаимодействие неподвижных относительно инерциальной системы отсчета зарядов — электрическое взаимодействие; в) магнитные силы проявляются в той системе отсчета, относительно которой заряды движутся; г) с любым движущимся зарядом связано магнитное поле; д) деление полей на электрическое и магнитное относительно; существует единое электромагнитное поле, которое по-разному проявляется в различных системах отсчета.

Поле постоянного магнита по-разному проявляется в различных системах отсчета: только в одной системе отсчета, относительно которой магнит покоится, его поле проявляется как магнитное; в любой другой системе, относительно которой магнит движется, вокруг него существует и электрическое и магнитное поле. Значит, магнит окружен электромагнитным полем, которое по-разному проявляется в различных системах отсчета. Это можно показать только при изучении явления электромагнитной индукции.

Рассматривают явление электромагнитной индукции в системе отсчета, связанной с проводником, и показывают связь электрического и магнитного полей. Разбирают примеры, иллюстрирующие зависимость проявления электромагнитного поля от выбора системы отсчета. Допустим, что в вагоне движущегося поезда имеется заряженный электроскоп. Пассажир, находящийся в вагоне, отмечает существование только электрического поля — в системе отсчета, связанной с вагоном, электроскоп покоится, поэтому здесь существует лишь электрическое поле. Неподвижный наблюдатель, относительно которого вагон движется, отметит наличие у электроскопа и электрического и магнитного полей — в системе отсчета, связанной с наблюдателем, электроскоп движется, поэтому его поле проявляется одновременно и как электрическое и как магнитное.